特開 2021-1537 自動ダンプ制御を備えた産業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-1537(P2021-1537A)

(43)【公開日】2021年1月7日

(54)【発明の名称】自動ダンプ制御を備えた産業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20201204BHJP

   F15B 11/04 20060101ALN20201204BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/22 Q

   F15B11/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2020-99935(P2020-99935)

(22)【出願日】2020年6月9日

(31)【優先権主張番号】62/863,993

(32)【優先日】2019年6月20日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】518344748

【氏名又は名称】ジョイ・グローバル・サーフェイス・マイニング・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100120112

【弁理士】

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100172041

【弁理士】

【氏名又は名称】小畑 統照

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ・ロバート・ウトケ

【テーマコード（参考）】

2D003

3H089

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB04

2D003BA07

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB05

2D003FA02

3H089AA34

3H089BB06

3H089BB28

3H089CC01

3H089GG02

3H089JJ02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ダンプシリンダー内のピストンの位置を監視することにより、産業機械のダンプシリンダー内のコンポーネントが受ける衝撃力を軽減する制御を提供する。
【解決手段】ピストンの位置は、ダンプシリンダー内のセンサーを使用して判定される。センサーは出力信号を生成し、コントローラーに提供する。センサーからの出力信号に基づいて、コントローラーは、ダンプ動作中のダンプシリンダーの移動を制限して、（例えば、ダンプシリンダーが急速に伸張しまたは後退し、内部のシリンダーコンポーネントがロッドまたはキャップエンドと強く接触するときに発生する損傷を防ぐことにより）ダンプシリンダーの摩耗を減らすように構成される。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業機械であって、
本体とドアを有するバケットであって、前記産業機械が、前記バケットを操作して物質を掘るように構成された、バケットと、
ピストンを有し、前記ドアを開閉するように構成されたダンプシリンダーと、
前記ダンプシリンダー内の前記ピストンの位置を感知するように構成された位置センサーと、
プロセッサとメモリを含む電子コントローラーであって、
前記ドアを移動させるために、前記ダンプシリンダーを第１の位置から第２の位置に向かって初期速度で制御し、
前記位置センサーから出力信号を受信し、
前記出力信号に基づいて前記ピストンの位置を判定し、
前記ダンプシリンダーが前記第１の位置から前記第２の位置に移動するとき、前記ピストンの前記判定された位置に基づいて、前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させるように構成される電子コントローラーと、を含む、産業機械。

【請求項2】

前記電子コントローラーは、
前記位置センサーからのさらなる出力信号に基づいて、前記ピストンが前記第２の位置に達したときを判定し、
前記ピストンが前記第２の位置に到達したと判定したことに基づいて、前記ダンプシリンダーを停止するようにさらに構成された、請求項１に記載の産業機械。

【請求項3】

前記第１の位置は、前記ドアが開いていて、前記バケット内の物質が排出される全開目標位置、および前記ドアが閉じていて、前記バケット内の物質が保持されている全閉目標位置のグループから選択され、
前記第２の位置は、前記全開目標位置および前記全閉目標位置のうちの他方である、請求項１に記載の産業機械。

【請求項4】

前記出力信号に基づいて前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させるために、前記電子コントローラーは、線形ランプダウン関数、対数ランプダウン関数、および２次ランプダウン関数のグループから選択された関数にしたがって、前記ダンプシリンダーの速度を低下させるように構成される、請求項１記載の産業機械。

【請求項5】

前記第２の位置は移動終了位置であり、前記ピストンは、前記第１の位置と前記第２の位置との間に位置する速度転移点をさらに含み、前記速度転移点が前記第１の位置よりも前記第２の位置に近く、
前記出力信号に基づいて前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させるために、前記電子コントローラーは、
前記出力信号に基づいて、前記ピストンが前記速度転移点に達したと判定し、それに応答して、前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させるように構成される、請求項１記載の産業機械。

【請求項6】

前記電子コントローラーは、
前記位置センサーを較正して、故に、前記ダンプシリンダーの前記第１の位置、前記第２の位置、および前記速度転移点を学習するようにさらに構成される、請求項５に記載の産業機械。

【請求項7】

前記電子コントローラーは、
前記ドアを移動させるために前記第２の位置から前記第１の位置に向かって初期戻り速度で前記ダンプシリンダーを制御し、
前記位置センサーからさらなる出力信号を受信し、
前記さらなる出力信号に基づいて前記ピストンの位置を判定し、
前記ダンプシリンダーが前記第２の位置から前記第１の位置に移動するとき、前記さらなる出力信号に基づいて判定された前記ピストンの位置に基づいて、前記ダンプシリンダーの速度を前記初期戻り速度から低下させるようにさらに構成される、請求項１に記載の産業機械。

【請求項8】

前記初期速度および前記初期戻り速度のグループから選択される少なくとも１つは、前記ダンプシリンダーの最大速度である、請求項１に記載の産業機械。

【請求項9】

前記電子コントローラーは、
ユーザーインターフェイスから自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信するようにさらに構成され、
前記電子コントローラーは、前記自動ダンプ制御をアクティブにする前記信号の受信に応答して、前記第１の位置から前記第２の位置に向かって移動するように、前記ダンプシリンダーを前記初期速度で制御するようにさらに構成される、請求項１に記載の産業機械。

【請求項10】

バケットを操作して物質を掘るように構成された産業機械の前記バケットを制御する方法であって、前記バケットは、本体およびドアを有し、前記方法は、
電子コントローラーにより、前記バケットの前記ドアを動かすために第１の位置から第２の位置に向かって初期速度でダンプシリンダーを制御することであって、前記ダンプシリンダーはピストンを有し、前記ドアを開閉するように構成される、制御することと、
前記電子コントローラーによって、前記ダンプシリンダー内の前記ピストンの位置を感知するように構成された位置センサーからの出力信号を受信することと、
前記電子コントローラーにより、前記出力信号に基づいて前記ピストンの位置を判定することと、
前記ダンプシリンダーが前記第１の位置から前記第２の位置に移動するとき、前記電子コントローラーによって、前記ピストンの前記判定された位置に基づいて、前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させることと、を含む、方法。

【請求項11】

前記電子コントローラーによって、前記ピストンが、前記位置センサーからのさらなる出力信号に基づいて前記第２の位置に達したときを判定することと、
前記ピストンが前記第２の位置に達したと判定したことに基づき前記ダンプシリンダーを停止することと、をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の位置は、前記ドアが開いていて、前記バケット内の物質が排出される全開目標位置、および前記ドアが閉じていて、前記バケット内の物質が保持されている全閉目標位置のグループから選択され、
前記第２の位置は、前記全開目標位置および前記全閉目標位置の他方である、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記出力信号に基づいて前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させるために、前記電子コントローラーは、線形ランプダウン関数、対数ランプダウン関数、および２次ランプダウン関数のグループから選択された関数にしたがって、前記ダンプシリンダーの速度を低下させる、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記第２の位置は移動終了位置であり、前記ピストンは、前記第１の位置と前記第２の位置との間に位置する速度転移点をさらに含み、前記速度転移点が前記第１の位置よりも前記第２の位置に近く、
前記出力信号に基づいて前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させるために、前記電子コントローラーは、
前記出力信号に基づいて、前記ピストンが前記速度転移点に達したと判定し、それに応答して、前記ダンプシリンダーの速度を前記初期速度から低下させる、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記位置センサーを較正して、故に、前記ダンプシリンダーの前記第１の位置、前記第２の位置、および前記速度転移点を学習することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記電子コントローラーによって、前記ドアを移動させるために、前記ダンプシリンダーを前記第２の位置から前記第１の位置に向かって初期戻り速度で制御することと、
前記電子コントローラーによって、前記位置センサーからのさらなる出力信号を受信することと、
前記電子コントローラーにより、前記さらなる出力信号に基づいて前記ピストンの位置を判定することと、
前記ダンプシリンダーが前記第２の位置から前記第１の位置に移動するとき、前記電子コントローラーにより、前記さらなる出力信号に基づいて判定された前記ピストンの位置に基づいて、前記初期戻り速度から前記ダンプシリンダーの速度を低下させることと、をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

前記初期速度および前記初期戻り速度のグループから選択される少なくとも１つが、前記ダンプシリンダーの最大速度である、請求項１０に記載の方法。

【請求項18】

前記電子コントローラーにより、ユーザーインターフェイスから自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信することをさらに含み、
前記電子コントローラーにより、前記第１の位置から前記第２の位置に移動するために、前記ダンプシリンダーを前記初期速度で制御することは、前記自動ダンプ制御をアクティブにする前記信号を受信することに応答することである、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載の実施形態は、ショベルまたは掘削機などの産業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、油圧掘削機のダンププロセス（例えば、バケット開）は、例えば、フットペダルに関連するアナログセンサーを使用して、掘削機のオペレーターによって開始および制御される。しかしながら、ダンプシリンダーの位置（すなわち、ダンプシリンダー内のピストンの位置）を知ることなく、ピストンは非常に高速で完全に伸張および／または後退した位置に移動することができる。高速で完全に伸張または後退した位置に到達すると、コンポーネントの摩耗やコンポーネントの早期故障につながる可能性がある。

【0003】

本明細書に記載の実施形態は、ダンプシリンダー内のピストンの位置を監視することにより、産業機械のダンプ動作の制御を提供する。ピストンの位置は、ダンプシリンダー内に含めることができるセンサーを使用して判定される。センサーは出力信号を生成し、コントローラーに提供する。センサーからの出力信号に基づいて、コントローラーは、ダンプ動作中のダンプシリンダーの移動と速度を制限して、（例えば、ダンプシリンダーが急速に伸張または後退し、内部のシリンダーコンポーネントがロッドまたはキャップエンドと強く接触するときに発生する損傷を防ぐことにより）ダンプシリンダーの摩耗を減らすように構成される。いくつかの実施形態では、ダンプ動作は自動化されて、バケットの全可動範囲内でバケットドアを自動的に開閉する。例えば、位置センサーは、較正して、ダンプシリンダーのピストンが減速して徐々に移動終了位置に近づく減速領域を実装するために使用できる。その結果、ダンプシリンダーの内部コンポーネントが受ける衝撃力が軽減され、ダンプシリンダーの動作寿命を向上させることができる。

【発明の概要】

【0004】

いくつかの実施形態では、バケット、ダンプシリンダー、位置センサー、および電子コントローラーを含む産業機械が提供される。バケットには本体とドアがあり産業機械はバケットを操作して物質を掘るように構成される。ダンプシリンダーにはピストンがありドアを開閉するように構成される。位置センサーは、ダンプシリンダー内のピストンの位置を検出するように構成される。電子コントローラーは、プロセッサおよびメモリを含み、ドアを移動させるために、第１の位置から第２の位置に向かって初期速度でダンプシリンダーを制御するように構成される。電子コントローラーは、位置センサーから出力信号を受信するようにさらに構成され、出力信号に基づいてピストンの位置を判定する。電子コントローラーは、ダンプシリンダーが第１の位置から第２の位置に向かって移動するとき、ピストンの判定された位置に基づく初期速度から、ダンプシリンダーの速度を低下させるようにさらに構成される。

【0005】

いくつかの実施形態では、電子コントローラーは、位置センサーからのさらなる出力信号に基づいて、ピストンが第２の位置に達したときを判定し、ピストンが第２の位置に到達したと判定したことに基づいて、ダンプシリンダーを停止するようにさらに構成される。

【0006】

いくつかの実施形態では、第１の位置は、ドアが開いていて、バケット内の物質が排出される全開目標位置、およびドアが閉じていて、バケット内の物質が保持されている全閉目標位置のグループから選択され、第２の位置は、全開目標位置および全閉目標位置のうちの他方である。

【0007】

いくつかの実施形態では、出力信号に基づいてダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させるために、電子コントローラーは、線形ランプダウン関数、対数ランプダウン関数、および２次ランプダウン関数のグループから選択された関数にしたがって、ダンプシリンダーの速度を低下させるように構成される。

【0008】

いくつかの実施形態では、第２の位置は移動終了位置であり、ピストンは、第１の位置と第２の位置との間に位置する速度転移点をさらに含み、速度転移点が第１の位置よりも第２の位置に近い。これらの実施形態のいくつかでは、出力信号に基づいてダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させるために、電子コントローラーは、出力信号に基づいて、ピストンが速度転移点に達したと判定し、それに応答して、ダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させるように構成される。

【0009】

いくつかの実施形態では、電子コントローラーは、位置センサーを較正して、故に、ダンプシリンダーの第１の位置、第２の位置、および速度転移点を学習するようにさらに構成される。

【0010】

いくつかの実施形態では、電子コントローラーは、ドアを移動させるために第２の位置から第１の位置に向かって初期戻り速度でダンプシリンダーを制御し、位置センサーからさらなる出力信号を受信し、さらなる出力信号に基づいてピストンの位置を判定し、ダンプシリンダーが第２の位置から第１の位置に移動するとき、さらなる出力信号に基づいて判定されたピストンの位置に基づいて、ダンプシリンダーの速度を初期戻り速度から低下させるようにさらに構成される。

【0011】

いくつかの実施形態では、初期速度および初期戻り速度のグループから選択される少なくとも１つは、ダンプシリンダーの最大速度である。

【0012】

いくつかの実施形態では、電子コントローラーは、ユーザーインターフェイスから自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信するようにさらに構成される。これらの実施形態のいくつかでは、電子コントローラーは、自動ダンプ制御をアクティブにする信号の受信に応答して、第１の位置から第２の位置に向かって移動するように、ダンプシリンダーを初期速度で制御するようにさらに構成される。

【0013】

別の実施形態では、産業機械のバケットを制御するための方法が提供される。産業機械は、バケットを操作して物質を掘るように構成され、バケットは、本体およびドアを有する。この方法は、電子コントローラーにより、バケットのドアを動かすために第１の位置から第２の位置に向かって初期速度でダンプシリンダーを制御することを含む。ダンプシリンダーはピストンを有し、ドアを開閉するように構成される。電子コントローラーは、ダンプシリンダー内のピストンの位置を感知するように構成された位置センサーからの出力信号をさらに受信し、出力信号に基づいてピストンの位置を判定する。ダンプシリンダーが第１の位置から第２の位置に移動するとき、電子コントローラーは、ピストンの判定された位置に基づいて、ダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させる。

【0014】

方法のいくつかの実施形態では、電子コントローラーは、ピストンが、位置センサーからのさらなる出力信号に基づいて第２の位置に達したときを判定し、ピストンが第２の位置に達したと判定したことに基づきダンプシリンダーを停止する。

【0015】

方法のいくつかの実施形態では、第１の位置は、ドアが開いていて、バケット内の物質が排出される全開目標位置、およびドアが閉じていて、バケット内の物質が保持されている全閉目標位置の１つグループから選択され、第２の位置は、全開目標位置および全閉目標位置の他方である。

【0016】

方法のいくつかの実施形態では、出力信号に基づいてダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させるために、電子コントローラーは、線形ランプダウン関数、対数ランプダウン関数、および２次ランプダウン関数のグループから選択された関数にしたがって、ダンプシリンダーの速度を低下させる。

【0017】

方法のいくつかの実施形態では、第２の位置は移動終了位置であり、ピストンは、第１の位置と第２の位置との間に位置する速度転移点をさらに含み、速度転移点が第１の位置よりも第２の位置に近い。これらの実施形態のいくつかでは、出力信号に基づいてダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させるために、電子コントローラーは、出力信号に基づいて、ピストンが速度転移点に達したと判定し、それに応答して、ダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させる。

【0018】

いくつかの実施形態では、方法は、位置センサーを較正して、故に、ダンプシリンダーの第１の位置、第２の位置、および速度転移点を学習することをさらに含む。

【0019】

方法のいくつかの実施形態では、電子コントローラーは、ドアを移動させるために、ダンプシリンダーを第２の位置から第１の位置に向かって初期戻り速度で制御し、位置センサーからのさらなる出力信号を受信し、さらなる出力信号に基づいてピストンの位置を判定し、ダンプシリンダーが第２の位置から第１の位置に移動するとき、さらなる出力信号に基づいて判定されたピストンの位置に基づいて、初期戻り速度からダンプシリンダーの速度を低下させる。

【0020】

この方法のいくつかの実施形態では、初期速度および初期戻り速度のグループから選択される少なくとも１つが、ダンプシリンダーの最大速度である。

【0021】

方法のいくつかの実施形態では、電子コントローラーは、ユーザーインターフェイスから自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信し、第１の位置から第２の位置に移動するために、ダンプシリンダーを初期速度で制御することは、自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信することに応答する。

【0022】

実施形態の他の態様は、詳細な説明および添付図面を考慮することによって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本明細書に記載の実施形態による、産業機械を示す。

【図2】図２は、本明細書に記載の実施形態によるによる、産業機械の制御システムを示す。

【図3】図３は、本明細書に記載の実施形態によるによる、バケットおよびダンプシリンダーを示す。

【図4】図４は、本明細書に記載の実施形態による、完全に伸張した位置にあるダンプシリンダーを示す。

【図5】図５は、本明細書に記載の実施形態による、完全に後退した位置にあるダンプシリンダーを示す。

【図6】図６は、本明細書に記載の実施形態によるによる、ダンプシリンダーを示す。

【図7】図７は、図６のダンプシリンダーの断面を示す。

【図8】図８は、本明細書に記載の実施形態によるによる、センサーを含むダンプシリンダーを示す。

【図9】図９は、図８のセンサーを示す。

【図10】図１０は、本明細書に記載の実施形態による、全閉位置から全開位置に移動するバケットドアのダンプシリンダー速度制御グラフを示す。

【図11】図１１は、本明細書に記載の実施形態による、全開位置から全閉位置に移動するバケットドアのダンプシリンダー速度制御グラフを示す。

【図12】図１２、図１３、および図１４は、本明細書に記載の実施形態による、図１の産業機械のダンプ動作を自動的に制御するプロセスである。

【図13】同上。

【図14】同上。

【図15】図１５は、本明細書に記載の実施形態による、図１の産業機械のダンプ動作を自動制御するためのプロセスである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

実施形態を詳細に説明する前に、実施形態は、その用途において、以下の説明に記載されるかまたは添付の図面に示されるコンポーネントの構成および配置の詳細に限定されないことを理解されたい。実施形態は、さまざまな方法で実施または実行することができる。また、本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであり、限定的であるとみなされるべきではないことを理解されたい。本明細書中の「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有す（ｈａｖｉｎｇ）」およびそれらの変形は、その後に列挙されるアイテムおよびその等価物ならびに追加のアイテムを含むことを意味する。「装着される（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「支持される（ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語およびそれらの変形は、広範に使用され、直接的および間接的な取り付け、接続、支持および結合の両方を包含する。

【0025】

さらに、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、および説明のために、コンポーネントの大部分がハードウェアのみで実装されているかのように図示および説明され得る電子コンポーネントまたはモジュールを含み得ることを理解されたい。しかしながら、当業者は、この詳細な説明の読みに基づいて、少なくとも１つの実施形態において、電子ベースの態様が、マイクロプロセッサおよび／または特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）などの１つまたは複数の処理ユニットによって実行可能である（例えば、非一時的なコンピューター読み取り可能な媒体に保存される）ソフトウェアで実装できることを理解するであろう。したがって、複数のハードウェアおよびソフトウェアベースのデバイス、ならびに複数の異なる構造コンポーネントが、実施形態を実装するために利用され得ることに留意されたい。例えば、本明細書で説明される「サーバー」、「コンピューティングデバイス」、「コントローラー」、「プロセッサ」などは、１つまたは複数の処理ユニット、１つまたは複数のコンピューター可読媒体モジュール、１つまたは複数の入出力インターフェイス、およびコンポーネントを接続するさまざまな接続（システムバスなど）を含むことができる。

【0026】

量または状態に関連して使用される、例えば、「約」、「およそ」、「実質的に」などの相対的な用語は、記載された値を含むと当業者に理解され、文脈によって判定される意味（例えば、この用語には、少なくとも測定精度に関連するエラーの程度、特定の値に関連する許容範囲（例えば、製造、組み立て、使用など）が含まれる）を有する。このような用語は、２つのエンドポイントの絶対値によって定義される範囲を開示するものとみなされる。例えば、「約２〜約４」という表現は、「２〜４」の範囲も開示する。相対的な用語は、示された値のプラスまたはマイナスのパーセンテージ（例えば、１％、５％、１０％、またはそれ以上）を指し得る。

【0027】

本明細書で１つのコンポーネントによって実行されるものとして説明されている機能は、複数のコンポーネントによって分散方式で実行され得る。同様に、複数のコンポーネントによって実行される機能は、単一のコンポーネントによって統合および実行され得る。同様に、特定の機能を実行するものとして説明されているコンポーネントは、本明細書で説明されていない追加の機能も実行することができる。例えば、特定の方法で構成されるデバイスまたは構造は、少なくともそのように構成されるが、リストされていない方法で構成することもできる。

【0028】

本明細書に記載の実施形態は、さまざまな産業機械（例えば、ロープショベル、ＡＣマシン、ＤＣマシン、油圧掘削機など）に適用、実行、または使用することができるが、本明細書に記載の実施形態は、図１に示されるショベル１００などの電気ロープまたはパワーショベルに関して説明される。ショベル１００は、ショベル１００を前方および後方に推進するため、およびショベル１００を回転させるための（すなわち、互いに対して左右のトラックの速度および／または方向を変えることによって）トラック１０５を含む。トラック１０５は、キャブ１１５を含むベース１１０を支持する。ショベル１００はさらに、旋回可能なバケットハンドル１２０およびアタッチメント１２５を含む。この実施形態では、アタッチメント１２５はバケットとして示されている。アタッチメント１２５は、アタッチメント１２５の内容物を捨てるためのドア１３０を含む。ベース１１０は、トラック１０５に対してスイングまたは旋回して、アタッチメント１２５を掘削場所からダンプ場所に移動させることができる。ショベル１００は、アタッチメント１２５を上下させるために、ベース１１０内で巻き付けたり巻き戻したりできるブーム１３５およびホイストケーブル１４０を含む。ショベル１００はまた、サドルブロック１４５およびシーブ１５０を含む。アタッチメント１２５の傾斜または角度は、傾斜油圧シリンダー１５５を使用して制御される。以下でより詳細に説明するように、ドア１３０は、ダンプ油圧シリンダーによって制御される。

【0029】

ショベル１００は、前進および後退、ホイスト、クラウド、スイングの４つの主要なタイプの動きを使用する。この動きにより、ショベル１００は、バケット１２５を操作して物質を掘るように構成される。前進および後退は、トラック１０５を使用してショベル１００全体を前後に移動することである。ホイストは、アタッチメント１２５を上下に移動することである。クラウドは、アタッチメント１２５を伸張および後退させることである。スイングは、ショベル１００をベース１１０の軸を中心に旋回させることである。ショベル１００の全体的な動きは、前進および後退、ホイスト、クラウド、およびスイングの１つまたは組み合わせを利用する。

【0030】

ショベル１００は、図２に示すように、コントローラー２０５を含む制御システム２００を含む。電子コントローラーとも呼ばれるコントローラー２０５は、システム２００またはショベル１００のさまざまなモジュールまたはコンポーネントに電気的および／または通信可能に接続される。例えば、図示のコントローラー２０５は、ユーザーインターフェイスモジュール２１０、ホイスト制御ドライブ２１５、スイング制御ドライブ２２０、クラウド制御ドライブ２２５、１つまたは複数のダンプシリンダー位置センサー２３０、およびダンプ制御ドライブ２３５に接続されている。ダンプ制御ドライブ２３５は、ダンプアクチュエータ２４０（例えば、油圧モーター／ポンプ）に接続されており、ホイスト制御ドライブ２１５は、ホイストアクチュエータ２４５（例えば、巻き上げモーター）に接続されており、スイング制御ドライブ２２０は、スイングアクチュエータ２５０（例えば、スイングモーター）に接続されており、クラウド制御ドライブ２２５はクラウドアクチュエータ２５５（例えば、クラウドモーター）に接続されている。コントローラー２０５は、とりわけ、システム２００の動作を制御し、ショベル１００の動作を制御し、ユーザーインターフェイス２１０を介してユーザーから入力を受信し、ユーザーインターフェイス２１０等を介してユーザーに情報を提供するように動作可能なハードウェアとソフトウェアの組み合わせを含む。

【0031】

コントローラー２０５は、コントローラー２０５、システム２００、および／またはショベル１００内のコンポーネントおよびモジュールに電力、動作制御、および保護を提供する複数の電気および電子コンポーネントを含む。例えば、コントローラー２０５は、とりわけ、処理ユニット２６０（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー、または別の適切なプログラム可能なデバイス）、メモリ２６５、入力ユニット２７０、および出力ユニット２７５を含む。処理ユニット２６０は、とりわけ、制御ユニット２８０、算術論理ユニット（「ＡＬＵ」）２８５、および複数のレジスタ２９０（図２ではレジスタのグループとして示されている）を含み、および既知のコンピューターアーキテクチャー（例えば、修正されたハーバードアーキテクチャー、フォンノイマンアーキテクチャーなど）を使用して実装されている。処理ユニット２６０、メモリ２６５、入力ユニット２７０、および出力ユニット２７５、ならびにコントローラー２０５に接続されたさまざまなモジュールまたは回路は、１つまたは複数の制御バスおよび／またはデータバス（例えば、共通バス２９５）によって接続される。制御バスおよび／またはデータバスは、例示の目的のために概して図２に示されている。さまざまなモジュール、回路、およびコンポーネント間の相互接続およびそれらの間の通信のための１つまたは複数の制御バスおよび／またはデータバスの使用は、本明細書に記載の実施形態を考慮すれば当業者に既知であろう。

【0032】

メモリ２６５は、非一時的なコンピューター可読媒体であり、例えば、プログラム記憶領域およびデータ記憶領域を含む。プログラム記憶領域とデータ記憶領域は、ＲＯＭ、ＲＡＭ（ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなど）、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＤカード、またはその他の適切な磁気、光学、物理的、または電子メモリデバイスなどの異なるタイプのメモリの組み合わせを含むことができる。処理ユニット２６０は、メモリ２６５に接続され、メモリ２６５のＲＡＭ（例えば、実行中）、メモリ２６５のＲＯＭ（例えば、一般的に恒久的に）、または別のメモリまたはディスクなどの別の非一時的なコンピューター可読媒体に記憶することができるソフトウェア命令を実行する。システム２００およびコントローラー２０５の実装に含まれるソフトウェアは、コントローラー２０５のメモリ２６５に格納することができる。ソフトウェアは、例えば、ファームウェア、１つまたは複数のアプリケーション、プログラムデータ、フィルター、ルール、１つまたは複数のプログラムモジュール、および他の実行可能な命令を含む。コントローラー２０５は、メモリ２６５から検索し、とりわけ、本明細書で説明される制御プロセスおよび方法に関連する命令を実行するように構成される。他の実施形態では、コントローラー２０５は、追加の、より少ない、または異なるコンポーネントを含む。例えば、コントローラー２０５は単一のユニットとして示されているが、いくつかの実施形態では、コントローラー２０５は２つ以上のコントローラーで構成され、ロジックおよび処理は複数のコントローラー間で分散され得る。ハードウェアとソフトウェアのコンポーネントは、どのように組み合わせるか、または分割するかに関係なく、同じコンピューティングデバイスに配置されてもよく、または１つまたは複数のネットワークまたは他の適切な通信リンクで接続された異なるコンピューティングデバイスに分散され得る。

【0033】

ユーザーインターフェイスモジュール２１０は、ショベル１００を制御および／または監視するために使用される。例えば、ユーザーインターフェイスモジュール２１０は、バケット１２５の位置、ブーム１３５の位置、バケットハンドル１２０の位置などを制御するために、コントローラー２０５に動作可能に結合されている。コントローラー２０５は、ユーザーインターフェイスモジュール２１０から入力信号を受信するように構成される。ユーザーインターフェイスモジュール２１０は、ショベル１００の所望のレベルの制御および監視を達成するために必要なデジタルおよびアナログ入力または出力デバイスの組み合わせを含む。例えば、ユーザーインターフェイスモジュール２１０は、ディスプレイ（例えば、一次ディスプレイ、二次ディスプレイなど）と、タッチスクリーンディスプレイ、ジョイスティック、複数のノブ、ダイヤル、スイッチ、ボタン、ペダルなどの入力デバイスとを含む。ユーザーインターフェイスモジュール２１０は、ショベル１００に関連する状態またはデータをリアルタイムまたは実質的にリアルタイムで表示するように構成することもできる。例えば、ユーザーインターフェイスモジュール２１０は、ショベル１００の測定された電気的特性、ショベル１００の状態、バケット１２５の位置、バケットハンドル１２０の位置などを表示するように構成される。コントローラー２０５はまた、ユーザーインターフェイスモジュール２１０から運動コマンド信号を受信する。運動コマンド信号には、例えば、巻き上げ、巻き下げ、クラウドの伸張、クラウドの後退、時計回りのスイング、反時計回りのスイング、バケットドアのオープン、左のトラックの前進、左のトラックの逆進、右のトラックの前進、および右のトラックの後退が含まれる。動作コマンド信号を受信すると、コントローラー２０５は、オペレーターによって命令されたように、ホイスト制御ドライブ２１５、スイング制御ドライブ２２０、クラウド制御ドライブ２２５、およびダンプ制御ドライブ２３５を制御する。

【0034】

いくつかの実施形態では、ユーザーインターフェイス２１０は、バケット１２５のドア１３０の自動開閉を開始するための入力（例えば、ボタン、スイッチ、ペダルなど）を含む。例えば、ダンプシリンダー位置センサー２３０は、バケット１２５に関連する１つまたは複数のダンプシリンダー内に配置することができる。図３は、ドア３０１、本体３０２、およびダンプシリンダー３０５を含むバケット３００を示す。バケット３００は、ショベル１００に取り付けることができるバケット１２５の例である。ドア３０１と本体３０２は、ドア３０１が、本体３０２内の内容物が本体３０２から落下し、掘った物質を本体３０２内部に保持するために閉じることができるように開いてスイングするように構成されるように、ヒンジ点３０６で結合される。ダンプシリンダー３０５の一端はドア３０１のドア接続点３０７に接続され、ダンプシリンダー３０５の他端は本体接続点３０８に接続されている（図５〜図６参照）。ダンプシリンダー３０５は、伸張および後退することにより、本体３０２に対してドア３０１を開閉する。図３には１つのシリンダーのみが示されているが、同様のダンプシリンダー３０５がバケット３００の反対側に設けられてもよい。例えば、図４は、（例えば、バケットドア１３０が完全に閉じていることに対応する）完全に伸張した位置にある一対のダンプシリンダー３０５を示す。最初に図１に示されている傾斜シリンダー１５５は、伸張した状態の図４にも示されている。傾斜シリンダー１５５はそれぞれ、ドア３０１に結合された第１の端部と、バケットハンドル１２０に結合された第２の端部とを有する。図５は、完全に後退した位置（例えば、バケットドア１３０が完全に開いていることに対応する）にあるダンプシリンダー３０５を示す。同様に、傾斜シリンダー１５５もまた、後退した位置にある。

【0035】

ダンプシリンダー３０５は、図６により詳細に示されている。ダンプシリンダー３０５は、シリンダー部３１１とピストン３１２とを含む。ピストン３１２は、本体３０２上の本体接続点３０８に結合されるように構成された第１のコネクタ３１３を含む。シリンダー部３１１は、ドア接続点３０７に結合されるように構成された第２のコネクタ３１４を含む。図６はまた、ダンプシリンダーが完全に伸張または完全に後退したときの衝撃領域３１５、３２０を示している。

【0036】

図７は、それぞれ３２５、３３０とラベル付けされた同じ衝撃領域を示しているが、ダンプシリンダー３０５は断面で示されている。図７に示すようにピストン３１２は、シャフト３３１およびピストンヘッド３３２をさらに含み、シリンダー部３１１の円筒形チャンバー３３３内で直線的に並進するように構成される。図７は、完全に後退した状態のダンプシリンダー３０５を示し、ピストン３１２は、円筒形チャンバー３１３内の最も右の位置に示されている。（例えば、図５に示されるように）完全に伸張された状態では、ピストン３１２は、図７の図において、円筒形チャンバー３１３内の最も左の位置にある。

【0037】

図８および９を参照すると、ダンプシリンダー３０５は、センサー３３５（例えば、線形位置センサー）を含む。センサー３３５は、コントローラー２０５（図２参照）に結合されたダンプシリンダー位置センサー２３０の１つの例である。センサー３３５は、ダンプシリンダー３０５のピストンの線形位置に関連するコントローラー２０５に出力信号を提供する。例えば、出力信号は、円筒形チャンバー３３３内のピストン３１２の直線移動によって引き起こされるセンサー３３５の直線伸張の量に比例する電圧信号であり得る。例えば、センサー３３５は、ピストン３１２とシリンダー部３１１の間の相対的な動きがセンサー３３５の伸張（または場合によっては、後退）を引き起こすように、シリンダー部３１１に接続される第１の端部と、ピストン３１２に接続される第２の端部とを有し得る。センサー３３５からの出力信号に基づいて、コントローラー２０５は、例えば、バケットドア１３０が完全に開いているか、完全に閉じているか、またはその間のどこかであるかどうかを判定するように構成される。図のように、図８は、シリンダー部１１１内で完全に後退したピストン３１２を示す。ピストン３１２は、移動経路３４１によって示されるように、ピストンヘッド３３２がチャンバー３３３の端部に到達するまで左に直線的に移動することによって、シリンダー部１１１から伸張することができる。他の実施形態では、異なる数、配置、および方向のダンプシリンダーの１つまたは複数がバケット３００上に提供される。

【0038】

図８はまた、油圧回路３３８に接続されたダンプシリンダー３０５の油圧回路ポート３３６および３３７を示す。油圧回路３３８は、ダンプアクチュエータ２４０、油圧流体リザーバー３３９、および例えばコントローラー２０５によって制御される１つまたは複数の制御可能なバルブ（図示せず）を含む。例示的な動作では、油圧流体がポート３３７にポンプで送られると、ピストン３１２は、シリンダー部３１１から外に（すなわち、図８の左側に）伸張する。ピストン３１２が伸張すると、ピストンヘッド３３２は、チャンバー３３３内の油圧流体をポート３３６から押し出す。逆に、油圧流体がポート３３６にポンプで送り込まれると、ピストン３１２はシリンダー部３１１内に（すなわち、図８の右側に）後退し、ピストンヘッド３３２はポート３３７を通してチャンバー３３３から油圧流体を押し出す。いくつかの実施形態では、ダンプアクチュエータ２４０は、ポート３３６、３３７に出入りする油圧流体の流れを制御する油圧ポンプとして動作する。いくつかの実施形態では、他の油圧回路配置を使用して、ダンプシリンダー３０５の伸張および後退を制御する。

【0039】

バケットドア１３０が完全に閉じられるとき、ショベル１００のオペレーターが、（例えば、アクティベーションボタンを押すことにより）ダンプ動作の自動制御をアクティブにすると、コントローラー２０５は、ダンプアクチュエータ２４０を制御するか、またはダンプ制御ドライブ２３５に制御させて、ドアシリンダー３０５を初期速度で（例えば、最大速度など）全開位置まで駆動する。いくつかの実施形態では、ダンプアクチュエータ２４０は、油圧アクチュエータである。ダンプシリンダー３０５のピストン３１２が全開位置に近づくと、ピストン３１２の速度は、コントローラー２０５によってランプダウンして、全開位置に達したときにダンプシリンダー３０５が受ける衝撃負荷を低減することができる。同様に、バケットドア１３０が完全に開いているとき、ショベル１００のオペレーターがダンプ動作の自動制御をアクティブにするとき（例えば、アクティベーションボタンを押すことにより）、コントローラー２０５は、ダンプアクチュエータ２４０を制御するか、またはダンプ制御ドライブ２３５に制御させて、ドアシリンダー３０５を初期速度（例えば、最大速度など）で全閉位置まで駆動する。ダンプシリンダー３０５のピストン３１２が全閉位置に近づくと、ピストン３１２の速度は、コントローラー２０５によってランプダウンして、全閉位置に達したときにダンプシリンダー３０５が受ける衝撃負荷を低減することができる。いくつかの実施形態では、オペレーターは、ダンプ動作の自動制御を非アクティブにする、または、ユーザーインターフェイス２１０（例えば、フットペダル、サムホイールなど）で別の入力を操作することにより、いつでも自動ダンプ制御を無効にする（例えば、アクティベーションボタンをもう一度押す）ことができる。いくつかの実施形態では、自動ダンプ制御は、従来のダンプ制御（例えば、フットペダルダンプ制御）を用いて実装される。そのような実施形態では、オペレーターは自動ダンプ制御をアクティブにすることができるが、オペレーターがバケット１２５からの物質の流れを調整したい場合、従来の手動のダンプ制御を使用することができる。

【0040】

図１０は、バケットドア１３０が全閉位置から全開位置に移動するときのダンプシリンダー速度制御グラフ４００を示す。グラフ４００は、全閉目標位置４０５、第１の最大速度転移点４１０、第２の最大速度転移点４１５、全開目標位置４２０、最大速度部分４２５、およびランプダウン速度部分４３０を含む。第２の最大速度転移点４１５は、全開目標位置４２０に近づくと、コントローラー２０５がダンプシリンダー３０５のピストンを減速し始める点に対応する。したがって、第２の最大速度転移点４１５は、全閉目標位置４０５よりも全開目標位置４２０に近い。第２の最大速度転移点４１５で、ダンプシリンダー３０５内のピストンの速度は、最大速度部分４２５からランプダウン速度部分４３０に遷移する。いくつかの実施形態では、全開目標位置４２０は、コントローラー２０５が、バケットドア１３０が全開位置にあると判定する点である。図１０は、線形ランプダウン部分４３０を示す。いくつかの実施形態では、ピストンの速度ランプダウンを制御するために、対数、２次、または別の関数を使用することができる（例えば、非線形ランプダウン部分）。図１０のグラフ４００は、ダンプシリンダー３０５内のピストンの速度が、最大速度部分４２５の間に最大速度で動作することを示すが、いくつかの実施形態では、最大速度部分４２５内のピストン３１２の速度（初期速度）は、ダンプシリンダーの最大動作速度（例えば、最大速度の７５％、８０％、または９０％）。ピストンが第２の最大速度転移点４１５に到達するときにかかわらず、ピストンの速度は初期速度から低下する。

【0041】

図１１は、バケットドア１３０が全閉位置から全開位置に移動するときのダンプシリンダー速度制御グラフ４００を示す。グラフ４００は、全閉目標位置４０５、第１の最大速度転移点４１０、第２の最大速度転移点４１５、全開目標位置４２０、最大速度部分４２５、およびランプダウン速度部分４３５を含む。第１の最大速度転移点４１０は、全閉目標位置４０５に近づくと、コントローラー２０５がダンプシリンダー３０５のピストンを減速し始める点に対応する。したがって、第１の最大速度転移点４１０は、全開目標位置４２０よりも全閉目標位置４０５に近い。第１の最大速度転移点４１０で、ダンプシリンダー３０５内のピストンの速度は、最大速度部分４２５からランプダウン速度部分４３５に遷移する。いくつかの実施形態では、全閉目標位置４０５は、バケットドア１３０が全閉位置にあるとコントローラー２０５が判定する点である。図１１は、線形ランプダウン部分４３５を示す。いくつかの実施形態では、ピストンの速度ランプダウンを制御するために、対数、２次、または別の関数を使用することができる（例えば、非線形ランプダウン部分）。図１１のグラフ４００は、ダンプシリンダー３０５内のピストンの速度が、最大速度部分４２５の間に最大速度で動作することを示すが、いくつかの実施形態では、最大速度部分４２５内のピストン４２５の速度（初期速度）は、ダンプシリンダーの最大動作速度（例えば、最大速度の７５％、８０％、または９０％）。ピストンが第１の最大速度転移点４１０に到達するときにかかわらず、ピストンの速度は初期速度から低下する。

【0042】

いくつかの実施形態では、ダンプシリンダー位置センサー２３０の較正は自動化することができる。例えば、ユーザーインターフェイス２１０は、ダンプシリンダー位置センサー２３０の較正モードの開始に関連する入力（例えば、ボタンの押下）を受信するように構成することができる。較正モードに入った後、ユーザーインターフェイス２１０は、較正プロセスの開始に関連する入力（例えば、自動ダンプボタンの押下）を受信するように構成することができる。いくつかの実施形態では、自動ダンプがアクティブでない場合、較正プロセスは終了する。較正プロセス中、コントローラー２０５は、バケット閉鎖参照をダンプ制御ドライブ２３５にゆっくりと適用する（言い換えると、制御信号を送信して、ドア３０１をゆっくりと閉鎖するように制御する）。コントローラー２０５が、（例えば、ダンプシリンダー位置センサー２３０を使用して）ダンプシリンダー３０５が移動を停止したと判定したとき、コントローラー２０５は、ダンプシリンダー位置センサー２３０からの出力信号の全閉値をメモリ２６５に格納する。次に、コントローラー２０５は、バケット開参照をダンプ制御ドライブ２３５にゆっくりと適用することができる（言い換えれば、制御信号を送信して、ドア３０１をゆっくり開くように制御する）。コントローラー２０５が、（例えば、ダンプシリンダー位置センサー２３０を使用して）ダンプシリンダー３０５が移動を停止したと判定したとき、コントローラー２０５は、ダンプシリンダー位置センサー２３０からの出力信号の全開値をメモリ２６５に格納する。いくつかの実施形態では、全閉目標位置４０５、第１の最大速度転移点４１０、第２の最大速度転移点４１５、全開目標位置４２０、最大速度部分４２５、ランプダウン速度部分４３０、およびランプダウン速度部分４３５は、（例えば、全開位置および全閉位置に関して）メモリ２６５に格納された所定の値を有する。較正プロセスが完了したら、コントローラー２０５は、全閉目標位置４０５、第１の最大速度転移点４１０、第２の最大速度転移点４１５、全開目標位置４２０、最大速度部分４２５、ランプダウン速度部分４３０、およびランプダウン速度部分４３５の値を（つまり、キャリブレーションされた全開位置とキャリブレーションされた全閉位置に基づいて）、ダンプシリンダー３０５の動作展開に適用する。例えば、これらの値は、以下で説明されるプロセス５００および７００で使用され得る。したがって、とりわけ、較正プロセスを通じて、コントローラーは、ダンプシリンダーの全開目標位置４２０、全閉目標位置４０５、および速度転移点４１０および４１５を学習するように構成される。

【0043】

図１２〜１４は、ショベル１００のバケット１２５のダンプ動作を自動的に制御するためのプロセス５００を示している。ステップ５０５で、コントローラー２０５は、バケット１２５の位置が完全に閉じているかどうかを判定する。コントローラー２０５は、ダンプシリンダーの伸張が全閉目標位置４０５においてダンプシリンダーの伸張以上である場合に、バケット１２５の位置が全閉であると判定する。コントローラー２０５が、ダンプシリンダーの位置が全閉目標位置４０５以上であると判定すると、コントローラー２０５は、バケット１２５が全閉であると判定し（ステップ５１０）、プロセス５００は、図１３に関して示され、説明される制御セクションＢに進む。ステップ５０５において、ダンプシリンダーの位置が全閉目標位置４０５未満の場合、コントローラー２０５は、バケットの位置が全開であるか否かを判定する（ステップ５１５）。コントローラー２０５は、ダンプシリンダーの伸張が全開目標位置４２０においてダンプシリンダーの伸張以下である場合に、バケット１２５の位置が全開であると判定する。コントローラー２０５が、ダンプシリンダーの位置が全開目標位置４２０以下であると判定すると、コントローラー２０５は、バケット１２５が完全に開いていると判定し（ステップ５２０）、プロセス５００は、図１４に関して示され、説明される制御セクションＣに進む。ステップ５１５で、ダンプシリンダーの位置が全開目標位置４２０より大きい場合、コントローラー２０５は、（例えば、オペレーターがフットペダルを起動する、サムホイールを起動する、などによって作動された）ユーザー入力コマンドが、コントローラー２０５によって受信されているかどうかを判定する（ステップ５２５）。コントローラー２０５がユーザー入力コマンドを受信していない場合、プロセス５００は、ステップ５２５で、ユーザー入力コマンドを受信するのを待つ。ステップ５２５でユーザー入力コマンドが受信された後、手動のオペレーター制御が開始され（ステップ５３０）、プロセス５００はステップ５０５に戻る。例えば、上述のように、ステップ５３０において、ユーザー入力は、ユーザーインターフェイスモジュール２１０を介してコントローラー２０５によって受信され得る。このユーザー入力に応答して、コントローラー２０５は、バケット１２５の位置、ブーム１３５の位置、バケットハンドル１２０の位置などを制御するように構成される。例えば、ユーザー入力には、ホイストアップ、ホイストダウン、クラウド伸張、クラウド後退、時計回りにスイング、反時計回りにスイング、バケットドア開、左のトラックの前進、左のトラックの逆進、右のトラックの前進、および右のトラックの後退というコマンドの１つまたは複数が含まれてもよい。

【0044】

図１３およびプロセス５００の制御セクションＢを参照し、コントローラー２０５は、自動ダンプ制御をアクティブにする信号が受信された（例えば、オペレーターがユーザーインターフェイス２１０のアクティベーションボタンを押す）か否かを判定する（ステップ５３５）。コントローラー２０５が自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信しない場合、コントローラー２０５は、オペレーターがユーザー入力コマンドを提供した（例えば、ユーザーインターフェイス２１０のフットペダルのアクティブにする、サムホイールのアクティブにする）かどうかを判定する（ステップ５４０）。コントローラー２０５がユーザー入力コマンドを受信しない場合、プロセス５００はステップ５３５に戻り、自動ダンプ制御をアクティブにする信号が受信されたかどうかを判定する。ステップ５４０で、ユーザー入力コマンドが受信されると、手動のオペレーター制御が開始され（ステップ５４５）、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。ステップ５４５における手動のオペレーター制御は、上述のステップ５３０における手動のオペレーター制御と同様である。

【0045】

ステップ５３５で、コントローラー２０５が自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信した場合、コントローラー２０５は自動ダンプ制御を開始してバケット１２５を開く（ステップ５５０）。バケット１２５を開くための自動ダンプ制御は、例えば、図１０に関して示され、説明されるダンプシリンダー速度制御グラフ４００に対応する。言い換えると、ドア３０１を開く自動ダンプ制御を実装するために、少なくともいくつかの実施形態では、コントローラー２０５は、図１０に関して示され、説明されるダンプシリンダー速度制御グラフ４００にしたがって、ダンプシリンダー３０５を制御する。

【0046】

バケット１２５の自動開放中に、コントローラー２０５がユーザー入力コマンドを受信した（例えば、フットペダルのアクティブにする、サムホイールのアクティブにするなど）場合（ステップ５５５）、コントローラー２０５は、バケット１２５の自動開放を終了し、手動のオペレーター制御を開始する（ステップ５６０）。ステップ５６０における手動のオペレーター制御は、ステップ５３０における手動のオペレーター制御と同様である。次に、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。ステップ５５５でユーザー入力コマンドが受信されない場合、コントローラー２０５は、自動ダンプ制御を非アクティブにする信号が受信されたか（例えば、オペレーターがもう一度アクティベーションボタンを押す）否かを判定する（ステップ５６５）。ステップ５６５で、自動ダンプ制御を非アクティブにする信号が受信されると、ダンプシリンダー３０５の動きが停止され（ステップ５７０）、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。ステップ５６５で自動ダンプ制御を非アクティブにする信号が受信されない場合、コントローラー２０５は、バケット１２５が完全に開いているかどうかを判定する（ステップ５７５）。バケット１２５が完全に開いているとコントローラー２０５が判定すると、ダンプシリンダー３０５の動きが停止され（ステップ５８０）、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。図１２のステップ５１５および５２０に関して上述したように、コントローラー２０５は、バケット１２５が、（ｉ）ダンプシリンダー位置センサー２３０から出力信号を受信し、そして（ｉｉ）出力信号によって示されるダンプシリンダーのピストン位置が全開目標位置４２０未満であると判定することに応答して完全に開いていると判定するように構成される。ステップ５７５でバケット１２５が完全には開いていない場合、プロセス５００はコントローラー２０５が自動ダンプ制御を実行し続けるステップ５５０に戻る。

【0047】

図１４およびプロセス５００の制御セクションＣを参照し、コントローラー２０５は、自動ダンプ制御をアクティブにする信号が受信された（例えば、オペレーターがユーザーインターフェイス２１０のアクティベーションボタンを押す）か否かを判定する（ステップ５８５）。コントローラー２０５が自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信しない場合、コントローラー２０５は、オペレーターがユーザー入力コマンドを提供した（例えば、ユーザーインターフェイス２１０のフットペダルのアクティブにする、サムホイールのアクティブにする）かどうかを判定する（ステップ５９０）。コントローラー２０５がユーザー入力コマンドを受信しない場合、プロセス５００はステップ５８５に戻り、自動ダンプ制御をアクティブにする信号が受信されたかどうかを判定する。ステップ５９０で、ユーザー入力コマンドが受信されると、手動のオペレーター制御が開始され（ステップ５９５）、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。ステップ５９５における手動のオペレーター制御は、上述のステップ５３０における手動のオペレーター制御と同様である。

【0048】

ステップ５８５で、コントローラー２０５が自動ダンプ制御をアクティブにする信号を受信した場合、コントローラー２０５は自動ダンプ制御を開始してバケット１２５を閉じる（ステップ６００）。バケット１２５を閉じるための自動ダンプ制御は、例えば、図１１に関して示され、説明されるダンプシリンダー速度制御グラフ４００に対応する。つまり、ドア３０１を閉める自動ダンプ制御を実装するために、少なくともいくつかの実施形態では、コントローラー２０５は、図１１に関して示され、説明されるダンプシリンダー速度制御グラフ４００にしたがって、ダンプシリンダー３０５を制御する。

【0049】

バケット１２５の自動閉鎖中に、コントローラー２０５がユーザー入力コマンドを受信した（例えば、フットペダルのアクティブにする、サムホイールのアクティブにするなど）場合（ステップ６０５）、コントローラー２０５は、バケット１２５の自動閉鎖を終了し、手動のオペレーター制御を開始する（ステップ６１０）。ステップ３１０における手動のオペレーター制御は、ステップ５３０における手動のオペレーター制御と同様である。次に、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。ステップ６０５でユーザー入力コマンドが受信されない場合、コントローラー２０５は、自動ダンプ制御を非アクティブにする信号が受信されたか（例えば、オペレーターがもう一度アクティベーションボタンを押す）否かを判定する（ステップ６１５）。ステップ６１５で、自動ダンプ制御を非アクティブにする信号が受信されると、ダンプシリンダー３０５の動きが停止され（ステップ６２０）、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。ステップ６１５で自動ダンプ制御を非アクティブにする信号を受信しない場合、コントローラー２０５は、バケット１２５が完全に閉じているかどうかを判定する（ステップ６２５）。コントローラー２０５が、バケット１２５が完全に閉じられていると判定すると、ダンプシリンダー３０５の動きが停止され（ステップ６３０）、プロセス５００は、図１２に関して示され、説明される制御セクションＡに戻る。図１２のステップ５０５および５１０に関して上述したように、コントローラー２０５は、バケット１２５が、（ｉ）ダンプシリンダー位置センサー２３０から出力信号を受信し、そして（ｉｉ）出力信号によって示されるダンプシリンダーのピストン位置が全閉目標位置４０５より大きいと判定することに応答して完全に閉じていると判定するように構成される。ステップ６２５で、バケット１２５が完全には閉じていない場合、プロセス５００はステップ６００に戻り、コントローラー２０５は自動ダンプ制御を実行し続ける。

【0050】

図１５は、ショベル１００のバケット１２５のダンプ動作を自動的に制御するためのプロセス７００を示す。ステップ７１０において、コントローラー２０５などの電子コントローラーは、初期速度でダンプシリンダー３０５を制御して、ドア３０１を第１の位置から第２の位置に移動させる。例えば、ドア３０１を自動的に開く（例えば、ステップ５５０を参照）、またはドア３０１を自動的に閉じる（例えば、ステップ６００を参照）リクエストを検出したことに応じて、コントローラー２０５は、ダンプアクチュエータ２４０を制御して、ダンプシリンダー３０５のピストン３１２を初期速度で移動させる。初期速度でのダンプシリンダー３０５のこの制御は、例えば、図１０および図１１のグラフ４００の最大速度部分４２５に示されている。初期速度は、最大速度または別の初期速度であり得る。第１の位置は、例えば、ドア３０１の全閉位置（例えば、図１０および１１の全閉目標位置４０５以下）であってもよく、またはドア３０１の全開位置（例えば、図１０および１１の全開目標位置４２０以上）であり得る。

【0051】

ステップ７２０において、コントローラー２０５は、位置センサー２３０から出力信号を受信する。例えば、前述のように、位置センサー２３（その例は図９に位置センサー３３５として示されている）は、ダンプシリンダー３０５内のピストン３１２の位置に比例する電圧を有する電圧信号を出力することができる。ダンプシリンダー３０５内のピストン３１２の位置は、シリンダー部３１１からのピストン３１２の伸張量に対応し得る。

【0052】

ステップ７３０において、コントローラー２０５は、位置センサー２３０からの出力信号に基づいてピストン３１２の位置を判定する。例えば、コントローラー２０５は、位置センサー２３０からの出力信号の電圧レベルを判定し、電圧信号を（例えば、ルックアップテーブルまたは変換式を使用して）位置値に変換することができる。位置値は、例えば、シリンダー部３１１からのピストン３１２の伸張量を示す数値であり得る。図１０および１１のグラフ４００を参照すると、ピストン３１２の伸張量を示す数値は、グラフ４００のｘ軸に沿って表され得る。図１０および１１のグラフのｘ軸に沿って、全閉位置が、全開位置よりも小さい値として示されているが、いくつかの実施形態では、参照システムが、全閉位置が、全開位置よりも大きな値であるように、逆になる。

【0053】

ステップ７４０において、ダンプシリンダー３０５がドア３０１を第１の位置から第２の位置に移動させると、コントローラー２０５は、ピストンの判定された位置に基づいて、ダンプシリンダー３０５の速度を初期速度から低下させる。例えば、ダンプシリンダー３０５が、ドア３０１を第１の位置（例えば、全閉位置）から第２の位置（例えば、全開位置）に向かって移動させるように制御されているので、コントローラー２０５は、位置センサー２３０から信号を継続的に受信し、ピストン３１２の位置を判定することができる。コントローラー２０５は、判定された位置を、（閉じるときの）速度転移点４１０または（開くときの）速度転移点４１５と継続的に比較することができる。そして、コントローラー２０５が、位置センサー２３０からの出力信号に基づいて、ピストン３１２が、対応する速度転移点４１０または４１５に達したと判定すると、コントローラーは、ダンプシリンダーの速度を初期速度から低下させる。上記のように、コントローラー２０５は、線形ランプダウン関数（図１０および１１を参照）、対数ランプダウン関数、および２次ランプダウン関数のグループから選択された関数にしたがって、ダンプシリンダー３０５の速度を低下させることができる。

【0054】

いくつかの実施形態では、コントローラー２０５はさらに、位置センサー２３０からの信号を監視し続け、位置センサーからのさらなる出力信号に基づいて、ピストン３１２が第２の位置（例えば、全開目標位置４２０または全閉目標位置４０５）に到達するときを判定し得る。それに応答して、コントローラー２０５は、ピストン３１２が第２の位置に到達したと判定したことに基づいて、ダンプシリンダー３０５を停止することができる。例えば、コントローラー２０５は、制御信号を、（例えば、ダンプ制御ドライブ２３５を介して）ダンプアクチュエータ２４０に送信することを停止し、ダンプシリンダー３０５内の油圧流体の駆動を停止することができる。

【0055】

いくつかの実施形態では、上述のように、コントローラー２０５は、位置センサー２３０をさらに較正して、それによって、ダンプシリンダーの第１の位置、第２の位置、および速度転移点を学習することができる。

【0056】

いくつかの実施形態では、ドアが第２の位置に到達して停止した後、コントローラー２０５は、ダンプシリンダー３０５を制御して、プロセス７００と同様のプロセスを使用して、第１の位置に戻ることができる。例えば、第２の位置が全開目標位置４２０であり、第１の位置が全閉目標位置４０５である場合（すなわち、プロセスステップ７１０〜７４０は、ドア３０１を開くために使用される）、ドア３０１が、完全に開かれた後、コントローラー２０５は、ドア３０１を自動的に閉じるための信号を受信することができる（例えば、図１４のステップ６００を参照）。それに応答して、コントローラー２０５は、ステップ７１０と同様に、ドア３０１を第２の位置から第１の位置に移動させるように初期戻り速度でダンプシリンダー３０５を制御する。次に、コントローラー２０５は、位置センサー２３０からさらなる出力信号を受信し、ステップ７２０および７３０と同様に、さらなる出力信号に基づいてピストン３１２の位置を判定する。次に、ステップ７４０と同様に、ダンプシリンダー３０５がドア３０１を第２の位置から第１の位置に移動させると、コントローラー２０５は、さらなる出力信号に基づいて判定されたピストン３１２の位置に基づいて、ダンプシリンダー３０５の速度を初期戻り速度から減速させる。初期戻り速度は、初期速度と同じ速度（反対方向ではある）でも、別の速度でもよい。初期戻り速度は、ダンプシリンダー３０５の最大速度であり得、または別の速度であり得る。コントローラーは、さらなる出力信号から、ピストン３１２が（ドア３０１を閉じるときの）速度転移点４１０、または（ドア３０１を開くときの）４１５に到達したことを判定することに基づいて、ダンプシリンダー３０５の速度を低下させると判定することができる。

【0057】

図１３および１４に関して説明したように、自動閉または自動開動作の過程で、コントローラー２０５は、手動のオペレーター制御を示すユーザー入力コマンドを受信し得る（ステップ５５５およびステップ６０５）、または、自動ダンプ制御を非アクティブにする信号を受信し得る（ステップ５６５およびステップ６１５）。同様に、いくつかの実施形態では、図１５のプロセス７００の間、コントローラー２０５は、手動のオペレーター制御を示すユーザー入力コマンドを受信、または自動ダンプ制御を非アクティブにする信号を受信することができる。手動のオペレーター制御を示すユーザー入力コマンド、または自動ダンプ制御を非アクティブにする信号の受信に応答して、コントローラー２０５は、プロセス７００を出て、手動のオペレーター制御を開始、またはダンプシリンダー３０５の移動を停止することができる。

【0058】

プロセス５００および７００は、一連の連続して実行されるステップで、特定の順序で実行されるものとして説明されているが、いくつかの実施形態では、１つまたは複数のステップは、並行して、または少なくとも部分的に並行して、または説明したのとは異なる順序で実行される。

【0059】

したがって、本明細書に記載の実施形態は、とりわけ、自動ダンプ制御を含む産業機械を提供する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【外国語明細書】

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