作业车和倾斜角度的取得方法
【专利摘要】本发明提供一种作业车。液压挖掘机(CM)具有：倾斜液压缸配置数据生成部(284D)、铲斗信息计算部(282A)。倾斜液压缸配置数据生成部(284D)生成倾斜液压缸配置数据，该数据表示在从车辆主体(1)侧观察铲斗(8)时，倾斜液压缸(30)的配置为通过伸长使铲斗(8)进行顺时针摆动的第一配置(P1)和通过收缩使铲斗(8)进行顺时针摆动的第二配置(P2)中的任一种配置。铲斗信息计算部(282A)基于倾斜液压缸配置数据，根据行程长度取得铲斗(8)的倾斜角度(δ)。
【专利说明】
作业车和倾斜角度的取得方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种作业车和倾斜角度的取得方法。
【背景技术】
[0002]以往，被人们熟知的是，具有以倾斜轴为中心可摆动的倾斜式铲斗的作业车。倾斜式铲斗与铲斗连结并通过倾斜液压缸摆动。
[0003 ]在此，为了取得作为以倾斜轴为中心的铲斗的旋转角度的倾斜角度，熟知的方法有将检测铲斗的倾斜角的倾斜角传感器安装在铲斗上(参照专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:(日本)特开2014-55407号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的技术课题
[0008]作为倾斜角传感器，有例如根据对应于铲斗的动作的液面变化检测倾斜角度的液式的倾斜角传感器。在使用液式倾斜角传感器的情况下，根据对应于大臂、小臂等工作装置的动作的铲斗的姿势的不同，可能难以取得倾斜角度数据，可能无法高精度地检测出高精度的倾斜角度数据。
[0009]因此，考虑利用检测倾斜液压缸的行程长度，通过余弦定理根据行程长度计算倾斜角度的方法。通过这种方法，可以不依赖铲斗的姿势，高精度地检测出倾斜角度。但是，从车辆主体侧观察铲斗时，根据倾斜液压缸配置为通过伸长使铲斗进行顺时针摆动，还是配置为通过收缩使铲斗进行顺时针摆动，倾斜角度的计算方法不同，所以倾斜液压缸的配置必须由操作人员预先输入，十分繁琐。
[0010]本发明鉴于上述情况作出，目的在于提供一种能够简便地取得倾斜角度的作业车和倾斜角度的取得方法。
[0011 ]用于解决技术课题的技术方案
[0012]第一方式的作业车具有:车辆主体、工作装置、倾斜液压缸、行程长度检测部、倾斜液压缸配置数据生成部、铲斗信息计算部。工作装置具有以倾斜轴为中心能够摆动的铲斗。倾斜液压缸以倾斜轴为中心使铲斗摆动。行程长度检测部检测倾斜液压缸的行程长度。倾斜液压缸配置数据生成部生成倾斜液压缸配置数据，该倾斜液压缸配置数据表示从车辆主体侧观察铲斗时，倾斜液压缸配置为通过伸长使铲斗进行顺时针摆动的第一配置和配置为通过收缩使铲斗进行顺时针摆动的第二配置中的任一种配置。铲斗信息计算部根据倾斜液压缸配置数据，通过行程长度取得铲斗的倾斜角度。
[0013]根据第一方式的作业车，由于能够选择适当的计算方法，该计算方法对应于倾斜液压缸为第一配置或第二配置，因此能够简单地取得倾斜角度。
[0014]第二方式的作业车具有，显示部、显示控制部。显示控制部将选择第一配置或第二配置的选择画面显示在显示部。倾斜液压缸配置数据生成部基于选择画面的选择结果生成倾斜液压缸配置数据。
[0015]在第二方式的基础上，在第三方式的作业车中，所述显示控制部将第一模式和第二模式作为所述第一配置显示在所述显示部，所述第一模式为，在从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，在所述倾斜液压缸中连结于所述铲斗的第一端部位于比所述倾斜轴靠近左方的位置，并且，在所述倾斜液压缸中与所述第一端部相反设置的第二端部位于比连结所述倾斜轴和所述第一端部的连结线靠近下方的位置，所述第二模式为，在从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，所述第一端部位于比所述倾斜轴靠近右方的位置，并且，所述第二端部位于比所述连结线靠近上方的位置。显示控制部将第三模式和第四模式作为所述第二配置显示在所述显示部，所述第三模式为，从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，所述第一端部位于比所述倾斜轴靠近右方的位置，并且，所述第二端部位于比所述连结线靠近下方的位置，所述第四模式为，从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，所述第一端部位于比所述倾斜轴靠近左方的位置，并且，所述第二端部位于比所述连结线靠近上方的位置。
[0016]在第一至第三中的任意一方式的基础上，在第四方式的作业车中，铲斗信息计算部根据所述倾斜液压缸配置数据，选择对应于所述第一配置的第一算式和对应于所述第二配置的第二算式中的一方，利用所选择的算式根据所述行程长度取得所述铲斗的倾斜角度。
[0017]在第二或第三方式的基础上，在第五方式的作业车中，显示控制部将表示倾斜液压缸配置数据的铲斗文件显示在显示部。倾斜液压缸配置数据生成部根据所述铲斗文件的选择结果取得所述倾斜液压缸配置数据。
[0018]第六方式的倾斜角度的取得方法具有:生成倾斜液压缸配置数据的工序，该倾斜液压缸配置数据表示，在从车辆主体侧观察铲斗的情况下，使配置在所述车辆主体的前方的所述铲斗摆动的倾斜液压缸的配置是通过伸长使所述铲斗进行顺时针摆动的第一配置和通过收缩使所述铲斗进行顺时针摆动的第二配置中的任一种配置;基于所述倾斜液压缸配置数据，根据所述倾斜液压缸的行程长度取得所述铲斗的倾斜角度的工序。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，能够提供一种能够简便地取得倾斜角度的作业车和倾斜角度的取得方法。
【附图说明】
[0021 ]图1是表示液压挖掘机的立体图。
[0022]图2是表示倾斜液压缸和伊^斗周边的结构的侧剖视图。
[0023]图3是从车辆主体侧观察倾斜液压缸和铲斗周边的结构的主视图。
[0024]图4是从车辆主体侧观察倾斜液压缸和铲斗周边的结构的主视图。
[0025]图5是从车辆主体侧观察倾斜液压缸和铲斗周边的结构的主视图。
[0026]图6是从车辆主体侧观察倾斜液压缸和铲斗周边的结构的主视图。
[0027]图7是示意表示液压挖掘机的侧视图。
[0028]图8是示意表示液压挖掘机的后视图。
[0029]图9是示意表示液压挖掘机的俯视图。[°03°]图10是示意表示伊^斗的侧视图。
[0031 ]图11是示意表示伊^斗的主视图。
[0032]图12是表示控制系统的功能结构的框图。
[0033]图13是为了说明倾斜角度的取得方法的示意图。
[0034]图14是为了说明倾斜角度的取得方法的示意图。
[0035]图15是表示从车辆主体侧观察倾斜液压缸的第一配置与第二配置的选择画面的图。
[0036I图16是表示显示部的尺寸输入画面的图。
[0037]图17是为了说明倾斜角度的取得方法的流程图[0038I图18是表示显示部的其他的选择画面的图。
【具体实施方式】
[0039](液压挖掘机CM的整体结构)
[0040]以下，作为实施方式的作业车的一个例子，参照附图对液压挖掘机CM的结构进行说明。在以下的说明中，分别参照整体坐标系和局部坐标系对各结构的位置关系进行说明。
[0041]整体坐标系是指，位于作业区域，以固定于地球的原点Pg(参照图7)为基准的坐标系。整体坐标系由XgYgZg正交坐标系规定。Xg轴方向是水平面内的一个方向，Yg轴方向是在水平面内与Xg轴方向正交的方向，Zg轴方向是分别与Xg轴方向和Yg轴方向正交的方向。因此，Xg轴与YgZg平面正交，Yg轴与XgZg平面正交，Zg轴与XgYg平面正交。XgYg平面与水平面平行，Zg轴方向是铅垂方向。另外，绕Xg轴、Yg轴和Zg轴的摆动方向分别是0Xg、0Yg和0Zg方向。
[0042]局部坐标系是指，以固定在液压挖掘机CM的车辆主体I的原点P0(参照图7)为基准的坐标系。局部坐标系的基准位置即原点PO位于旋转体3的旋转中心AX。局部坐标系由XYZ正交坐标系规定。X轴方向是规定的平面内的一个方向，Y轴方向是在规定的平面内与X轴方向正交的方向，Z轴方向是分别与X轴方向和Y轴方向正交的方向。X轴与YZ平面正交，Y轴与XZ平面正交，Z轴与XY平面正交。另外，绕X轴、Y轴和Z轴的摆动方向分别是0x、0y和θζ方向。
[0043]图1是表示液压挖掘机的立体图。液压挖掘机CM具有，车辆主体I和工作装置2。液压挖掘机CM上搭载有执行挖掘控制的控制系统200。
[0044]在以下的说明中，“前”“后” “左” “右”是由，从车辆主体I观察时以工作装置2的安装位置作为前方向时的位置关系进行定义。前后方向是X轴方向，左右方向是Y轴方向。左右方向与车辆的宽度方向(以下称为“车宽方向”)一致。
[0045]车辆主体I具有旋转体3、驾驶室4和行驶装置5。旋转体3配置在行驶装置5上。行驶装置5支撑旋转体3。旋转体3能够以旋转轴AX为中心旋转。驾驶室4上设置有供操作人员就坐的驾驶座4S。操作人员在驾驶室4中操作液压挖掘机CM。行驶装置5具有一对履带5Cr。通过一对履带5Cr的旋转，使液压挖掘机CM行驶。
[0046]旋转体3具有收容发动机和液压栗等的发动机室9，设置在旋转体3的后部的配重。在旋转体3上，在发动机室9的前方设置有扶手22。
[0047]工作装置2连接于旋转体3ο工作装置2具有大臂6、小臂7、铲斗8、大臂缸10、小臂缸
11、铲斗缸12和倾斜液压缸(铲斗倾斜液压缸)30。
[0048]大臂6通过大臂销13与旋转体3连接。小臂7通过小臂销14与大臂6连接。铲斗8通过铲斗销15和倾斜销80与小臂7连接。大臂缸10驱动大臂6。小臂缸11驱动小臂7。铲斗缸12和倾斜液压缸30驱动铲斗8。大臂6的基端部连接于旋转体3。大臂6的前端部连接于小臂7的基端部。小臂7的前端部连接于铲斗8的基端部。大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12和倾斜液压缸30分别为由工作油驱动的液压缸。
[0049]工作装置2具有第一行程传感器16、第二行程传感器17、第三行程传感器18和第四行程传感器19。第一行程传感器16配置于大臂缸10，检测大臂缸10的行程长度(以下，称为“大臂缸长”)。第二行程传感器17配置于小臂缸11，检测小臂缸11的行程长度(以下，称为“小臂缸长”)。第三行程传感器18配置于铲斗缸12，检测铲斗缸12的行程长度(以下，称为“铲斗缸长”)。第四行程传感器19配置于倾斜液压缸30，检测倾斜液压缸30的行程长度(以下，称为“倾斜液压缸长”)。
[0050]第四行程传感器19是本实施方式的“行程长度检测部”的一个例子。铲斗8、倾斜液压缸30和第四行程传感器19构成本实施方式的产斗装置”。
[0051]大臂6以摆动轴即大臂轴Jl为中心相对于旋转体3能够摆动。小臂7以与大臂轴Jl平行的摆动轴即小臂轴J2为中心相对于大臂6能够摆动。铲斗8以与大臂轴Jl和小臂轴J2平行的摆动轴即铲斗轴J3位中心相对于小臂7能够摆动。铲斗8以与铲斗轴J3正交的摆动轴即倾斜轴J4为中心相对于小臂7能够摆动。大臂销13具有大臂轴J1。小臂销14具有小臂轴J2。铲斗销15具有铲斗轴J3。倾斜销80具有倾斜轴J4。
[0052]大臂轴Jl、小臂轴J2和铲斗轴J3分别与Y轴平行。倾斜轴J4与Y轴垂直。大臂6、小臂7和铲斗8分别在0y方向上能够摆动。
[0053](铲斗8的结构)
[0054]其次，对铲斗8的结构进行说明。图2是表示从垂直于倾斜轴J4的径向观察时倾斜液压缸30和铲斗8周边的结构的侧剖视图。图3是表示从平行于倾斜轴J4的轴方向观察时倾斜液压缸30和铲斗8周边的结构的主视图。
[0055]在图2中，配置于基准位置的铲斗8被图示。在图3中，从车辆主体I侧观察的铲斗8被图示。在图3中，配置于基准位置的铲斗8以实线图示，倾斜到左右的倾斜边缘位置的铲斗8以虚线被图示。铲斗8的基准位置是指，假设倾斜轴J4包含在水平面中时，铲斗8的上边或下边与水平面平行的状态下铲斗8的位置。在铲斗8的基准位置中，铲斗8的倾斜角度为“O度”。倾斜边缘位置是指，铲斗8倾斜到最大倾斜角度时的铲斗8的位置。
[0056]铲斗8为倾斜式铲斗。工作装置2具有，分别以铲斗轴J3和与铲斗轴J3正交的倾斜轴J4为中心相对于小臂7能够摆动的铲斗8。铲斗8，以铲斗销15的铲斗轴J3为中心能够摆动地支撑于小臂7。铲斗8，以倾斜销80的倾斜轴J4为中心能够摆动地支撑于小臂7。
[0057]铲斗8通过连接部件90连接于小臂7的前端部。铲斗销15连结小臂7与连接部件90。倾斜销80连结连接部件90与铲斗8。铲斗8通过连接部件90能够摆动地连接于小臂7。
[0058]铲斗8具有底板81、背板82、顶板83、左侧板84和右侧板85。通过底板81、顶板83、左侧板84和右侧板85形成铲斗8的开口部86。
[0059]铲斗8具有设置在顶板83的上部的托架87。托架87连结连接部件90与倾斜销80。
[0060]连接部件90具有板部件91和托架92、93。托架92设置在板部件91的上表面。托架93设置在板部件91的下表面。托架92连结于小臂7与后述第二连杆部件95。托架93设置在托架87的上部，连结于倾斜销80和托架87。
[0061 ]铲斗销15连结于连接部件90的托架92和小臂7的前端部。倾斜销80连结于连接部件90的托架93和铲斗8的托架87。由此，相对于小臂7，连接部件90和铲斗8以铲斗轴J3为中心能够摆动，相对于连接部件90，铲斗8以倾斜轴J4为中心能够摆动。
[0062]工作装置2具有第一连杆部件94和第二连杆部件95。第一连杆部件94通过第一连杆销94P能够摆动地连接于小臂7。第二连杆部件95通过第二连杆销95P能够摆动地连接于托架92。
[0063]第一连杆部件94的基端部通过第一连杆销94P连接于小臂7。第二连杆部件95的基端部通过第二连杆销95P连接于托架92。第一连杆部件94的前端部与第二连杆部件95的前端部通过铲斗缸顶销96被连结。
[0064]铲斗缸12的前端部通过铲斗缸顶销96，能够摆动地连接于第一连杆部件94的前端部和第二连杆部件95的前端部。连接部件90通过铲斗缸12的伸缩，与铲斗8—同以铲斗轴J3为中心摆动。倾斜销80的倾斜轴J4通过以铲斗轴J3为中心的铲斗8的摆动，与铲斗8—同以铲斗轴J3为中心摆动。
[0065]如图3所示，倾斜液压缸30连结于铲斗8和连接部件90。倾斜液压缸30以倾斜轴J4为中心使铲斗8左右摆动。倾斜液压缸30的第一端部30A，能够摆动地连结于设置在铲斗8的托架88。第一端部30A以第一缸摆动轴J5为中心能够摆动。第一端部30A是倾斜液压缸30中缸主体的前端部。托架88配置于在车宽方向上远离倾斜轴J4的位置。托架88配置于在车宽方向上的铲斗8的上端部。倾斜液压缸30的第二端部30B能够摆动地连接于设置在连接部件90的托架97。第二端部30B以第二缸摆动轴J6为中心能够摆动。托架97设置在板部件91的下表面。托架97在从正面观察时形成为大致三角形。
[0066]在本实施方式中，在从车辆主体I侧观察铲斗8的情况下，在铲斗8配置在基准位置时，倾斜液压缸30的第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近下方的位置。第一端部30A位于倾斜轴J4与铲斗8之间。第一端部30A以通过倾斜轴J4的水平线(Y轴)为基准，与铲斗8位于同一侧。
[0067]在从车辆主体I侧观察铲斗8的情况下，在铲斗8配置在基准位置时，第一端部30A在车宽方向上远离倾斜轴J4。在本实施方式中，第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近左方的位置。第一端部30A以通过倾斜轴J4的铅垂线(Z轴)为基准，与左侧板84位于同一侧。第一端部30A位于铲斗8的左侧板84与倾斜轴J4之间。
[0068]另外，在从车辆主体I侧观察铲斗8的情况下，在铲斗8配置在基准位置时，倾斜液压缸30的第二端部30B远离穿过倾斜轴J4和第一缸摆动轴J5的轴连结线W( “连结线”的一个例子)。即，第二端部30B未配置在轴连结线W上。在本实施方式中，第二端部30B位于比轴连结线W靠近下方的位置。第二端部30B位于轴连结线W与铲斗8之间。第二端部30B以轴连结线W为基准，与铲斗8位于同一侧。第二端部30B以水平线为基准，与铲斗8位于同一侧。
[0069]像这样，从车辆主体I侧观察铲斗8的情况下，第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近左方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近下方的位置。因此，倾斜液压缸30通过伸长使铲斗8进行顺时针摆动，通过收缩使铲斗8进行逆时针摆动。在本实施方式中，将通过伸长使铲斗8进行顺时针摆动的倾斜液压缸30的配置称为“第一配置P1”。在本实施方式中，将第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近左方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近下方的位置的情况称为“第一模式PT1”。
[0070]另外，在倾斜液压缸30的“第一配置Ρ1”中，如图4所示的倾斜液压缸30a，在从车辆主体I侧观察铲斗8时，包含第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近右方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近上方的位置的情况。在这种情况下，倾斜液压缸30a也能够通过伸长使铲斗8进行顺时针摆动。在本实施方式中，将第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近右方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近上方的位置的情况称为“第二模式PT2”。
[0071]另一方面，在本实施方式中，将通过收缩使铲斗8进行顺时针摆动的倾斜液压缸30的配置称为“第二配置P2”。
[0072]在倾斜液压缸30的“第二配置P2”中，如图5所示的倾斜液压缸30b，在从车辆主体I侧观察铲斗8时，包含第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近右方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近下方的位置的情况。在这种情况下，倾斜液压缸30b能够通过收缩使铲斗8进行顺时针摆动。在本实施方式中，将第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近右方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近下方的位置的情况称为“第三模式PT3”。
[0073]在倾斜液压缸30的“第二配置P2”中，如图6所示的倾斜液压缸30c，在从车辆主体I侧观察铲斗8时，包含第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近左方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近上方的位置的情况。在这种情况下倾斜液压缸30c能够通过收缩使铲斗8进行顺时针摆动。在本实施方式中，将第一端部30A位于比倾斜轴J4靠近左方的位置，并且，第二端部30B位于比轴连结线W靠近上方的位置的情况称为“第四模式PT4”。
[0074](液压挖掘机CM的姿势)
[0075]图7是示意表示液压挖掘机CM的侧视图。图8是示意表示液压挖掘机CM的后视图。图9是示意表示液压挖掘机CM的俯视图。
[0076]在以下的说明中，将大臂轴Jl和小臂轴J2之间的距离作为大臂长度LI，将小臂轴J2盒铲斗轴J3之间的距离作为小臂长度L2，将铲斗轴J3和铲斗8的前端部8a之间的距离作为铲斗长度L3。铲斗8的前端部8a是铲斗8的刀尖。
[0077]液压挖掘机CM具有位置检测装置20。位置检测装置20检测，表示车辆主体I的当前位置的车辆主体位置数据P以及表示车辆主体I的姿势的车辆主体姿势数据Q。车辆主体位置数据P包含整体坐标系中表示车辆主体I的当前位置(Xg位置、Yg位置和Zg位置)的信息。车辆主体姿势数据Q包含关于9Xg方向、9Yg方向和9Zg方向的旋转体3的位置信息。
[0078]车辆主体姿势数据Q包括，旋转体3相对于水平面(XgYg平面)的左右方向的倾斜角度(侧倾角)ΘI (图8)、旋转体3相对于水平面的前后方向的倾斜角度(倾角)Θ2 (图7)、整体坐标的基准方位(例如北)与旋转体3 (工作装置2)朝向的方位所形成的角度(横摆角)Θ 3 (图9)0
[0079]位置检测装置20具有:天线21、位置传感器23和倾斜传感器24。天线21检测车辆主体I的当前位置。天线21是GNSS(Global Navigat1n Satellite Systems:全球导航卫星系统)用天线。天线21将与所接收到的电波(GNSS电波)相对应的信号输出到位置传感器23。
[0080]位置传感器23包括三维位置传感器和整体坐标计算部。位置传感器23检测整体坐标系中天线21的设置位置Pr。整体坐标计算部，基于整体坐标系中天线21的设置位置Pr，其计算表示车辆主体I的当前位置的车辆主体位置数据P。整体坐标系是以设置在作业区域的基准位置Pg为基准的三维坐标系。如图7所示，基准位置Pg是设定在作业区域的基准粧的前端位置。
[00811 倾斜传感器24设置在旋转体3。倾斜传感器24具有IMU(Inertial MeasurementUnit)。位置检测装置20使用倾斜传感器24，取得包括侧倾角Θ1和倾角Θ2的车辆主体姿势数据Q。
[0082]图10是示意表示伊^斗8的侧视图。图11是示意表示伊^斗8的主视图。
[0083]在以下的说明中，将铲斗轴J3和倾斜轴J4之间的距离作为倾斜长度L4，左侧板84和右侧板85之间的距离作为铲斗8的宽度L5。
[0084]倾斜角度δ是以倾斜轴为中心的铲斗的旋转角度，局部坐标系中铲斗8相对于XY平面的倾斜角度。关于倾斜角度S的取得方法将在后文说明。倾斜轴角度ε是，局部坐标系中倾斜轴J4相对于XY平面的倾斜角度。倾斜轴J4相对于整体坐标系的水平面的倾斜角度(倾斜轴绝对角)，由后文说明的传感器控制器32计算。
[0085](控制系统200的结构)
[0086]图12是表示搭载于液压挖掘机CM的控制系统200的功能结构的框图。
[0087]控制系统200具有位置检测装置20、操作装置25、工作装置控制器26、压力传感器66、控制阀27、方向控制阀64、显示控制器28、显示部29、输入部36和传感器控制器32。
[0088]显示部29，例如，是显示器。显示部29上显示有铲斗8的设定画面以及后述目标设计地形等。显示部29包括作为信息化施工用的指导显示器的HMI (Human MachineInterface)显不器。
[0089]输入部36接受操作人员所作的输入操作。作为输入部36，有显示部29上的触摸板等。输入部36将操作人员所作的输入操作的内容通知到显示控制器28上。
[0090]操作装置25配置于驾驶室4。操作装置25由操作人员进行操作。操作装置25接受驱动工作装置2的操作人员的操作。操作装置25是先导液压方式的操作装置。操作装置25具有第一操作杆25R、第二操作杆25L、第三操作杆25P。
[0091]第一操作杆25R，例如，配置在驾驶座4S的右侧。第二操作杆25L，例如，配置在驾驶座4S的左侧。第三操作杆25P，例如，配置在第一操作杆25R。需要说明的是，第三操作杆25P也可以配置在第二操作杆25L。在第一操作杆25R和第二操作杆25L上，前后左右的动作对应于2轴的动作。
[0092]大臂6和铲斗8被第一操作杆25R操作。第一操作杆25R的前后方向的操作与大臂6的操作对应，根据前后方向的操作执行大臂6的下降动作和提升动作。第一操作杆25R的左右方向的操作与铲斗8的操作对应，根据左右方向的操作执行铲斗8的挖掘动作和开放动作。通过第一操作杆25R的左右方向的操作，对以铲斗轴J3为中心的铲斗8的摆动进行操作。
[0093]小臂7和旋转体3被第二操作杆25L操作。第二操作杆25L的前后方向的操作与小臂7的操作对应，根据前后方向的操作执行小臂7的开放动作和挖掘动作。第二操作杆25L的左右方向的操作与旋转体3的旋转对应，根据左右方向的操作执行旋转体3的右旋转动作和左旋转动作。
[0094]通过第三操作杆25P，对以倾斜轴J4为中心的铲斗8的倾斜动作进行操作。
[0095]先导液压路450的先导液压根据操作装置25的操作量被调整，方向控制阀64由此被驱动。方向控制阀64对供给到各液压缸(大臂缸10，小臂缸11，铲斗缸12，和倾斜液压缸30)的工作油量进行调整。先导液压路450上配置有检测先导液压的压力传感器66。压力传感器66的检测结果输出到工作装置控制器26。控制阀27是电磁比例控制阀。控制阀27基于来自工作装置控制器26的控制信号调整先导液压。
[0096]传感器控制器32具有工作装置角度计算部281A、铲斗信息计算部282A和倾斜轴角度计算部283A。
[0097]工作装置角度计算部281A通过基于第一行程传感器16的检测结果取得的大臂缸长，计算大臂6相对于车辆主体I的垂直方向的摆动角度α。工作装置角度计算部281A通过基于第二行程传感器17的检测结果取得的小臂缸长，计算小臂7相对于大臂6的摆动角度β。工作装置角度计算部281Α通过基于第三行程传感器18的检测结果取得的铲斗缸长，计算铲斗8相对于小臂7的摆动角度γ。
[0098]铲斗信息计算部282Α通过基于第四行程传感器19的检测结果取得的倾斜液压缸长，计算铲斗8相对于局部坐标系的XY平面的倾斜角度δ。
[0099]在此，图13和图14是为了说明通过铲斗信息计算部282Α计算倾斜角度δ的计算方法的示意图。图13表示基准位置的铲斗8，图14表示倾斜的铲斗8。
[0100]铲斗信息计算部282Α通过显示控制器28取得连结倾斜液压缸30的第一端部30Α与倾斜轴J4的第一线段a的长度Ml。第一线段a的长度Ml是第一缸摆动轴J5与倾斜轴J4的直线距离。
[0101]铲斗信息计算部282A通过显示控制器28取得连结倾斜液压缸30的第二端部30B与倾斜轴J4的第二线段b的长度M2。第二线段b的长度M2是第二缸摆动轴J6与倾斜轴J4的直线距离。
[0102]铲斗信息计算部282A通过显示控制器28取得铲斗8配置在基准位置时，第一线段a与第二线段b所成的基准角度ω’(参照图13)。
[0103]铲斗信息计算部282Α存储第一线段a的长度Ml、第二线段b的长度M2和基准角度
ω，ο
[0104]铲斗信息计算部282Α基于第四行程传感器19的检测结果计算倾斜液压缸长。铲斗信息计算部282Α利用余弦定理，通过第一线段a的长度Ml、第二线段b的长度M2和倾斜液压缸长，计算进行了倾斜动作的状态下的当前的倾斜角度ω(参照图14)。
[0105]铲斗信息计算部282Α通过显示控制器28取得“倾斜液压缸配置数据”，“倾斜液压缸配置数据”表示倾斜液压缸30配置为第一配置Pl与第二配置Ρ2中的任一种。第一配置Pl是指，如图3和图4所示，通过伸长使铲斗8进行顺时针摆动的倾斜液压缸30和倾斜液压缸30a的配置。第二配置Ρ2是指，如图5和图6所示，通过收缩使铲斗8进行顺时针摆动的倾斜液压缸30b和倾斜液压缸30c的配置。
[0106]铲斗信息计算部282A根据倾斜液压缸配置数据，选择以下的第一算式Eql和第二算式Eq2中的一个。
[0107]第一算式Eql?-ω，=顺时针的倾斜角度δ
[0108]第二算式Eq2co-co’ =逆时针的倾斜角度δ
[0109]第一算式Eql是对应第一配置Pl的算式。在第一算式Eql中，倾斜角度ω减去基准角度ω’的值为顺时针的倾斜角。其原因在于，通过配置为第一配置Pl的倾斜液压缸30的伸长，伊^斗8进行顺时针摆动。
[0110]第二算式Eq2是对应第二配置Ρ2的算式。在第二算式Eq2中，倾斜角度ω减去基准角度ω’的值为逆时针的倾斜角。其原因在于，通过配置为第二配置P2的倾斜液压缸30的伸长，铲斗8进行逆时针摆动。
[0111]铲斗信息计算部282A参照倾斜液压缸配置数据，当检测到倾斜液压缸30配置为第一配置Pl时，选择第一算式Eql。铲斗信息计算部282A参照倾斜液压缸配置数据，当检测到倾斜液压缸30配置为第二配置P2时，选择第二算式Eq2。铲斗信息计算部282A根据倾斜角度ω和基准角度ω ’，取得顺时针或逆时针的倾斜角度δ。需要说明的是，如图13所示，在铲斗8配置在基准位置的情况下，由于倾斜角度ω和基准角度ω ’ 一致，倾斜角度为“O度”。
[0112]铲斗信息计算部282Α根据工作装置角度计算部281Α计算出的摆动角度α?γ、通过倾斜传感器24取得的车辆主体姿势数据Q以及倾斜角度δ生成铲斗数据R，该铲斗数据R表示在工作装置2的动作平面上铲斗8的外形和位置。
[0113]倾斜轴角度计算部283Α根据摆动角度α?γ和车辆主体姿势数据Q计算相对于水平面的倾斜轴J4的角度(倾斜轴绝对角)。具体地，倾斜轴角度计算部283Α根据摆动角度α?Y计算局部坐标系中倾斜轴J4的角度(倾斜轴角度ε)，根据倾斜轴角度ε和车辆主体姿势数据Q计算整体坐标系中的倾斜轴绝对角。
[0114]传感器控制器32将摆动角度α?γ、倾斜轴角度ε、倾斜轴绝对角和铲斗数据R分别输出到显示控制器28和工作装置控制器26。
[0115]显示控制器28从位置检测装置20取得车辆主体位置数据P和车辆主体姿势数据Q。显示控制器28从传感器控制器32取得铲斗数据R。显示控制器28具有目标设计地形取得部284Α，目标设计地形计算部284Β，显示控制部284C和倾斜液压缸配置数据生成部284D。
[0116]目标设计地形取得部284Α存储目标施工信息(三维设计地形数据S)，该目标施工信息表示挖掘对象的三维的目标形状，即立体设计地形。三维设计地形数据S包括，生成目标设计地形数据T所需的目标设计地形的坐标数据和角度数据。但是，三维设计地形数据S可以通过例如无线通信装置输入到显示控制器28，也可以通过外部存储器等输入到显示控制器28。
[0117]目标设计地形计算部284Β根据车辆主体位置数据P、车辆主体姿势数据Q、铲斗数据R和三维设计地形数据S，生成目标设计地形数据T，该目标设计地形数据T表示工作装置2的动作平面中的挖掘对象的二维的目标形状，即目标设计地形。目标设计地形计算部284Β将目标设计地形数据T输出到工作装置控制器26。
[0118]目标设计地形计算部284Β根据车辆主体位置数据P、车辆主体姿势数据Q和铲斗数据R，能够计算从整体坐标系观察时的局部坐标的位置。目标设计地形计算部284Β将输出到工作装置控制器26的目标设计地形数据T变换为局部坐标，其他的计算利用整体坐标系进行。
[0119]显示控制部284C根据由目标设计地形计算部284Β所生成的目标设计地形数据Τ，将目标设计地形显示在显示部29。另外，显示控制部284C根据铲斗数据R，将液压挖掘机CM相对于目标设计地形的姿势显示在显示部29。
[0120]显示控制部284C将选择倾斜液压缸30为第一配置Pl或第二配置Ρ2的选择画面显示于显示部29。图15是选择画面的一个例子。在图15中，图3?图6表示的倾斜液压缸30(右下)、倾斜液压缸30a(左上)、倾斜液压缸30b(左下)和倾斜液压缸30c (右上)的4个形态被图示。在图15的选择画面中，与图3?图6—样，显示有从车辆主体I侧观察的倾斜液压缸30、倾斜液压缸30a、倾斜液压缸30b和倾斜液压缸30c。倾斜液压缸30和倾斜液压缸30a是第一配置Pl的倾斜液压缸的一个例子，倾斜液压缸30b和倾斜液压缸30c是第二配置P2的倾斜液压缸的一个例子。另外，倾斜液压缸30是第一模式PTl的一个例子，倾斜液压缸30a是第二模式PT2的一个例子，倾斜液压缸30b是第三模式PT3的一个例子，倾斜液压缸30c是第四模式PT4的一个例子。
[0121]如上所述，在铲斗信息计算部282A的倾斜角度的计算中，只要知道倾斜液压缸配置为第一配置Pl和第二配置P2的哪一个即可，但是，如图15所示，通过将4模式PTl?P4的配置显示在选择画面上，操作人员容易选择与实际的倾斜液压缸的外形相配合的外形。
[0122]当输入部36接收操作人员的选择操作时，显示控制部284C在所选择的倾斜液压缸上做出标记符号。在本实施方式中，由于假定的是选择了第一模式PTl的倾斜液压缸30，所以如图15所不，在倾斜液压缸30上做出标记符号。
[0123]另外，显示控制部284C将操作人员所选择的倾斜液压缸30的尺寸输入画面显示在显示部29 ο图16是尺寸输入画面的一个例子。图16表示第一线段a的长度Ml，第二线段b的长度M2和基准角度ω，的输入栏。显示控制部284C将操作人员所输入的数值显示在输入栏。
[0124]当输入部36通知第一配置Pl的倾斜液压缸被操作人员选择时，倾斜液压缸配置数据生成部284D生成表示选择为第一配置Pl的倾斜液压缸配置数据。
[0125]当输入部36通知第二配置Ρ2的倾斜液压缸被操作人员选择时，倾斜液压缸配置数据生成部284D生成表示选择为第二配置Ρ2的倾斜液压缸配置数据。
[0126]在本实施方式中，由于假定的是选择了倾斜液压缸30，所以倾斜液压缸配置数据生成部284D生成表示选择为第一配置Pl的倾斜液压缸配置数据。倾斜液压缸配置数据生成部284D将生成的倾斜液压缸配置数据发送到传感器控制器32的铲斗信息计算部282Α。
[0127]另外，倾斜液压缸配置数据生成部284D将输入到输入部36的第一线段a的长度Ml、第二线段b的长度M2和基准角度ω ’也发送到铲斗信息计算部282Α。
[0128]工作装置控制器26具有工作装置控制部26Α和存储部26C。工作装置控制部26Α，根据从显示控制器28取得的目标设计地形数据T和铲斗数据R，通过生成对控制阀27的控制指令控制工作装置2的动作。工作装置控制部26Α，执行例如对工作装置2的动作的至少一部分进行自动控制的限制挖掘控制。具体地，工作装置控制部26Α根据目标设计地形和铲斗8的距离决定限制速度，控制工作装置2以使工作装置2接近目标设计地形方向的速度在限制速度以下。由此，控制铲斗8相对于目标设计地形的位置，抑制铲斗8向目标设计地形的侵入。需要说明的是，工作装置控制部26Α也可以对沿目标设计地形移动铲斗8的整地作业的一部分进行自动控制。
[0129]存储部26C中存储工作装置控制部26Α控制工作装置的动作所必需的各种程序和数据。
[0130](倾斜角度δ的取得方法)
[0131]关于通过控制系统200取得倾斜角度δ的取得方法，参照附图进行说明。图17是为了说明倾斜角度S的取得方法的流程图。
[0132]在步骤SI中，输入部36接收操作人员关于选择第一配置Pl的倾斜液压缸或第二配置Ρ2的倾斜液压缸的操作。
[0133]在步骤S2中，输入部36将对第一配置Pl或第二配置Ρ2的选择发送到倾斜液压缸配置数据生成部284D。
[0134]在步骤S3中，倾斜液压缸配置数据生成部284D生成显示倾斜液压缸30的配置为第一配置Pl还是第二配置P2的倾斜液压缸配置数据，并发送到铲斗信息计算部282A。
[0135]在步骤S4中，铲斗信息计算部282A根据第四行程传感器19的检测结果，计算倾斜液压缸30的倾斜液压缸长。
[0136]在步骤S5中，铲斗信息计算部282A通过余弦定理，根据第一线段a的长度Ml、第二线段b的长度M2和倾斜液压缸长度计算当前的倾斜角度ω(参照图14)。
[0137]在步骤S6中，铲斗信息计算部282Α根据倾斜液压缸配置数据，选择对应于第一配置Pl的第一算式Eql或对应于第二配置Ρ2的第二算式Eq2。
[0138]在步骤S7中，铲斗信息计算部282A，通过所选择的算式(第一算式Eql或第二算式Eq2)，从倾斜角度ω减去基准角度ω，而取得倾斜角度δ。
[0139](特征)
[0140]液压挖掘机CM(作业车的一个例子)具有，倾斜液压缸配置数据生成部284D和铲斗信息计算部282Α。倾斜液压缸配置数据生成部284D生成倾斜液压缸配置数据，该倾斜液压缸配置数据表示的是，在从车辆主体I侧观察铲斗8时，倾斜液压缸30配置为通过伸长使铲斗8进行顺时针摆动的第一配置Pl或配置为通过收缩使铲斗8进行顺时针摆动的第二配置Ρ2中的任一种配置。铲斗信息计算部282Α根据倾斜液压缸配置数据，选择对应第一配置Pl的第一算式Eql和对应第二配置Ρ2的第二算式Eq2中的一个，利用所选择的算式，根据行程长度取得铲斗8的倾斜角度δ。
[0141]像这样，由于选择了适当的算式，该算式对应于倾斜液压缸30为第一配置Pl或第二配置Ρ2，因此能够简单地取得倾斜角度δ。
[0142](其他实施方式)
[0143]以上，对于本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限于此，在不脱离发明的主旨的范围内可以进行各种变更。
[0144]在上述实施方式中，显示控制部284C将第一配置Pl的倾斜液压缸和第二配置Ρ2的倾斜液压缸的选择画面显示在显示部29，但不限于此。例如，显示控制部284C，如图18所示，也可以将表示以前所生成的倾斜液压缸配置数据的铲斗文件显示在显示部29。在这种情况下，当操作人员通过输入部36选择所需的铲斗文件时，倾斜液压缸配置数据生成部284D参照所选择的铲斗文件，提取包含在铲斗文件中的倾斜液压缸配置数据。并且，倾斜液压缸配置数据生成部284D将所提取的倾斜液压缸配置数据发送到铲斗信息计算部282Α。
[0145]在上述实施方式中，大臂6的摆动角度α，小臂7的摆动角度β和铲斗8的摆动角度γ虽然由行程传感器检测，但是也可由例如旋转编码器等角度检测器检测。
[0146]在上述实施方式中，液压挖掘机CM虽然具备驾驶室4，但是也可以不具备驾驶室4。
[0147]在上述实施方式中，以液压挖掘机CM为例对作业车进行了说明，但是也能够用于推土机、轮式装载机等作业车。
[0148]工业实用性
[0149]根据本发明，能够简单地取得倾斜角度，所以能够为作业车领域带来有益效果。
[0150]附图标记说明
[0151]I车辆主体
[0152]2工作装置
[0153]6 大臂
[0154]7 小臂
[0155]8 铲斗
[0156]10大臂缸
[0157]11小臂缸
[0158]12铲斗缸
[0159]16?19第一?第四行程传感器
[0160]26工作装置控制器
[0161]28显示控制器
[0162]29显示部
[0163 ]30、30a、30b、30c，倾斜液压缸
[0164]32传感器控制器
[0165]36输入部
[0166]70倾斜角度传感器
[0167]282A铲斗信息计算部
[0168]284D倾斜液压缸配置数据生成部
[0169]Pl第一配置
[0170]P2第二配置
[0171]PTl?PT4第一至第四模式
【主权项】
1.一种作业车，其特征在于，具有: 车辆主体； 工作装置，具有以倾斜轴为中心能够摆动的铲斗； 倾斜液压缸，以所述倾斜轴为中心使所述铲斗摆动； 行程长度检测部，检测所述倾斜液压缸的行程长度； 倾斜液压缸配置数据生成部，其生成倾斜液压缸配置数据，该倾斜液压缸配置数据表示在从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，所述倾斜液压缸的配置为通过伸长使所述铲斗进行顺时针摆动的第一配置和通过收缩使所述铲斗进行顺时针摆动的第二配置中的任一种配置； 铲斗信息计算部，其基于所述倾斜液压缸配置数据，根据所述行程长度取得所述铲斗的倾斜角度。2.如权利要求1所述的作业车，其特征在于，还具有: 显示部； 显示控制部，将选择所述第一配置或所述第二配置的选择画面显示在所述显示部；所述倾斜液压缸配置数据生成部基于所述选择画面的选择结果生成所述倾斜液压缸配置数据。3.如权利要求2所述的作业车，其特征在于， 在所述显示控制部中，将第一模式和第二模式作为所述第一配置显示在所述显示部， 所述第一模式为，在从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，在所述倾斜液压缸中连结于所述铲斗的第一端部位于比所述倾斜轴靠近左方的位置，并且，在所述倾斜液压缸中与所述第一端部相反设置的第二端部位于比连结所述倾斜轴和所述第一端部的连结线靠近下方的位置， 所述第二模式为，在从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，所述第一端部位于比所述倾斜轴靠近右方的位置，并且，所述第二端部位于比所述连结线靠近上方的位置； 在所述显示控制部中，将第三模式和第四模式作为所述第二配置显示在所述显示部，所述第三模式为，从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，所述第一端部位于比所述倾斜轴靠近右方的位置，并且，所述第二端部位于比所述连结线靠近下方的位置， 所述第四模式为，从所述车辆主体侧观察所述铲斗时，所述第一端部位于比所述倾斜轴靠近左方的位置，并且，所述第二端部位于比所述连结线靠近上方的位置。4.如权利要求1至3中任一项所述的作业车，其特征在于， 所述铲斗信息计算部根据所述倾斜液压缸配置数据，选择对应于所述第一配置的第一算式和对应于所述第二配置的第二算式中的一方，利用所选择的算式根据所述行程长度取得所述铲斗的倾斜角度。5.如权利要求2或3所述的作业车，其特征在于， 所述显示控制部将表示所述倾斜液压缸配置数据的铲斗文件显示在所述显示部，所述倾斜液压缸配置数据生成部根据所述铲斗文件的选择结果取得所述倾斜液压缸配置数据。6.一种倾斜角度的取得方法，其特征在于，具有: 生成倾斜液压缸配置数据的工序，该倾斜液压缸配置数据表示，在从车辆主体侧观察铲斗的情况下，使配置在所述车辆主体的前方的所述铲斗摆动的倾斜液压缸的配置是通过伸长使所述铲斗进行顺时针摆动的第一配置和通过收缩使所述铲斗进行顺时针摆动的第二配置中的任一种配置； 基于所述倾斜液压缸配置数据，根据所述倾斜液压缸的行程长度取得所述铲斗的倾斜角度的工序。
【文档编号】E02F9/26GK105829616SQ201580002484
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月9日
【发明人】藤井悠人, 岩村力, 有松大毅, 池上胜博, 关正畅
【申请人】株式会社小松制作所