JP2008133657A - Excavating/loading machine and automatic excavating method - Google Patents

Excavating/loading machine and automatic excavating method Download PDF

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一宏 菅原
Yoshio Nakajima
吉男 中島
Hideto Ishibashi
英人 石橋
Hidefumi Ishimoto
英史 石本
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress impact when a bucket runs into sediment while sufficiently increasing the output of an engine. <P>SOLUTION: A wheel loader 1 comprises a laser range sensor 10. A laser beam 11 is emitted from the laser range sensor 10 diagonally downward, and the wheel loader 1 measures the distance L1 to an emitting position P1 on the ground while traveling forward. When the wheel loader 1 approaches the sediment 9 to be excavated and the measured distance L2 reaches a specified distance Ls, the rotational speed of the engine (unshown) of the wheel loader 1 is increased by an instruction, and the tilt amount of the engine at which the rotational speed is transmitted to rear wheels 6b is controlled. Therefore, the rise of the forward traveling speed of the wheel loader 1 due to an increase in the rotational speed of the engine can be suppressed. Consequently, the impact caused when the bucket 2 runs into the sediment 9 can be relieved. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、ホイルローダのように、前進,後進走行して掘削対象物の掘削・積込作業を行なう機械に係り、特に、その掘削・積込機械及び自動掘削方法に関する。   The present invention relates to a machine, such as a wheel loader, that travels forward and backward to perform excavation / loading work on an object to be excavated, and more particularly to the excavation / loading machine and an automatic excavation method.

図15は掘削・積込機械の一例としてのホイルローダの主要部位を示す説明図であって、1はホイルローダ、2はバケット、3はアーム、4はバケットシリンダ、5はアームシリンダ、6aは前輪、6bは後輪、7はトランスミッション、8は操作室、9は土砂である。   FIG. 15 is an explanatory view showing main parts of a wheel loader as an example of an excavation / loading machine, where 1 is a wheel loader, 2 is a bucket, 3 is an arm, 4 is a bucket cylinder, 5 is an arm cylinder, 6a is a front wheel, 6b is a rear wheel, 7 is a transmission, 8 is an operation room, and 9 is earth and sand.

同図(a)において、ホイルローダ1には、その前輪6a側に先端部にバケット2が取り付けられたアーム3が設けられており、操作室8に設けられたレバーを操作することにより、エンジン(図示せず)の回転が制御され、これによる駆動力がトランスミッション7を介して前輪6aと後輪6bに伝達されることにより、これら前輪6aと後輪6bが回転してホイルローダ1が走行する。また、このエンジンの回転によって油圧ポンプ(図示せず)が駆動され、その油圧によってアームシリンダ5やバケットシリンダ4が駆動されてアーム3やバケット2が動作する。   In FIG. 1A, the wheel loader 1 is provided with an arm 3 having a bucket 2 attached to the front end on the front wheel 6a side, and by operating a lever provided in the operation chamber 8, the engine ( The rotation of an unillustrated) is controlled, and the driving force thereby is transmitted to the front wheel 6a and the rear wheel 6b via the transmission 7, so that the front wheel 6a and the rear wheel 6b rotate and the wheel loader 1 travels. Further, a hydraulic pump (not shown) is driven by the rotation of the engine, and the arm cylinder 5 and the bucket cylinder 4 are driven by the hydraulic pressure to operate the arm 3 and the bucket 2.

図15(b)はホイルローダ1が土砂9を掘削動作する状態を示すものであって、バケット2が地面に降ろされた状態でホイルローダ1を前進走行させることにより、バケット2が土砂9に貫入し、これによって土砂9の掘削作業が開始される。   FIG. 15B shows a state in which the wheel loader 1 excavates the earth and sand 9, and the bucket 2 penetrates into the earth and sand 9 by causing the wheel loader 1 to travel forward with the bucket 2 being lowered to the ground. Thereby, excavation work of the earth and sand 9 is started.

従来、ホイルローダのように、走行しながらバケットやアームを制御し、土砂などの対象物を掘削して積み込む作業を自動化した技術が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, like a wheel loader, a technique is known in which buckets and arms are controlled while traveling, and an operation of excavating and loading objects such as earth and sand is automated.

その一例として、車速センサやバケット角センサ,ブーム角センサ,バケットの負荷センサなどのセンサを設け、掘削作業を開始するときには、エンジンをフルパワーにして作業機械を前進させ、ブーム及びバケットを下に降ろした状態で掘削土にバケットを水平に突っ込むようにし、上記の各センサの検出値をもとにけん引率あるいは転倒率を求め、かかるけん引率あるいは転倒率が予め決められた設定値に追従するように、バケットやブームを自動制御して掘削作業を行なうことにより、アーム上げやバケットのチルトが同時に行なうことなどを可能にして掘削土量が均一になるようにした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As an example, sensors such as a vehicle speed sensor, bucket angle sensor, boom angle sensor, and bucket load sensor are provided. When starting excavation work, the work machine is advanced with the engine at full power and the boom and bucket are lowered. The bucket is pushed horizontally into the excavated soil in the lowered state, the traction rate or the fall rate is obtained based on the detection value of each sensor, and the traction rate or the fall rate follows a predetermined set value. As described above, a technique has been proposed in which excavation work is performed by automatically controlling buckets and booms so that the arm can be lifted and buckets can be tilted at the same time, so that the amount of excavated soil becomes uniform ( For example, see Patent Document 1).

また、他の例として、ホイルローダを前進させてバケットを土砂に貫入させるときの負荷の急激な変動によるタイヤのスリップを防止するために、バケットが土砂に貫入すると、バケットの水平抵抗Rhを求め、この水平抵抗Rhが所定の値よりも大きいときには、スロットル制御部が制御されてエンジンの回転数を低下させ、ホイルローダの車速を低下させるようにした技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開昭62−185928号公報 特開平1−111927号公報
As another example, in order to prevent a tire slip due to a sudden change in load when the wheel loader is moved forward to penetrate the bucket into the earth and sand, when the bucket penetrates into the earth and sand, the horizontal resistance Rh of the bucket is obtained, A technique has also been proposed in which when the horizontal resistance Rh is greater than a predetermined value, the throttle control unit is controlled to reduce the engine speed and the vehicle speed of the wheel loader (see, for example, Patent Document 2). ).
Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-185828 JP-A-1-111927

ホイルローダのように、走行しながら、バケットやアームを制御して掘削を行なう掘削・積込機械では、掘削作業を開始する位置までの単なる移動走行時と掘削作業時とで必要なエンジンの出力が異なる。掘削作業時では、掘削・積込機械の走行とバケット・アーム動作により、かかる作業が行なわれるものであるから、単なる移動走行時と比較して大きなエンジン出力を必要とする。このため、上記特許文献1,2に記載のように、掘削作業を開始するときには、エンジンの出力を高めて作業機械を高速前進させ、掘削する土砂にバケットを水平に突っ込む(貫入する)ようにしている。   Excavation and loading machines that excavate while controlling the bucket and arm while traveling, such as a wheel loader, have the required engine output during mere movement and excavation to the position where excavation starts. Different. At the time of excavation work, such work is performed by the traveling of the excavation / loading machine and the bucket arm operation, so that a larger engine output is required as compared with the case of simple traveling travel. For this reason, as described in Patent Documents 1 and 2, when starting excavation work, the output of the engine is increased to advance the work machine at a high speed, and the bucket is thrust into (penetrated into) the sand to be excavated horizontally. ing.

ところで、エンジンの出力を高める操作をしてから実際にこのエンジンの出力が上昇するまでには遅れ時間が生じ、このため、掘削動作を行なう場合、バケットが土砂に突入するときに、エンジンの出力が充分上昇しているようにするために、掘削・積込機械が掘削する土砂に向かって移動走行しているときに、エンジンの出力を上昇させるための操作が行なわれる。   By the way, there is a delay time from when the engine output is increased to when the engine output actually increases. Therefore, when excavation is performed, the engine output is increased when the bucket enters the earth and sand. Therefore, when the excavation / loading machine is traveling toward the excavated earth and sand, an operation for increasing the output of the engine is performed.

しかしながら、このように、掘削する土砂にバケットを水平に突っ込む前の移動走行中にエンジン出力を高めると、この掘削・積込機械の移動走行速度が上昇することになり、高速に移動する状態でバケットが土砂に突っ込むことになる。このため、バケットが土砂に突っ込むときの掘削・積込機械やそのオペレータに加わる衝撃が大きくなるし、バケットが土砂に突っ込むときのセンサの検出出力の変化を捉えて掘削動作開始のトリガとする場合には、この大きな衝撃がセンサに誤検出を生じさせる原因となるという問題があった。   However, in this way, if the engine output is increased during traveling before the bucket is pushed horizontally into the soil to be excavated, the traveling speed of the excavating / loading machine will increase, and in a state of moving at high speed The bucket will thrust into the earth and sand. For this reason, the impact applied to the excavation / loading machine and its operator when the bucket thrusts into the earth and sand becomes large, and the change in the detection output of the sensor when the bucket thrusts into the earth and sand is used as a trigger for starting the excavation operation However, there is a problem that this large impact causes the sensor to be erroneously detected.

本発明の目的は、かかる問題を解消し、エンジンの出力を充分に高めながら、バケットが土砂に突っ込むときの衝撃を抑えることができるようにした掘削・積込機械及び自動掘削方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an excavation / loading machine and an automatic excavation method capable of solving such a problem and suppressing an impact when a bucket thrusts into earth and sand while sufficiently increasing an output of an engine. It is in.

上記目的を達成するために、本発明による掘削・積込機械は、バケットやアームからなる作業機構と前進,後進の走行を行なうための走行機構とを備え、作業機構と走行機構との動力源を1つのエンジンで兼用し、掘削対象物の掘削と積込作業を行なう掘削・積込機械であって、掘削対象物との間の位置関係を検出する第1の手段と、第1の手段によって検出された位置関係を基に、前進走行中、掘削対象物から予め決められた距離の規定位置に達したことを検出する第2の手段と、第2の手段が規定位置に達したことを検出したとき、エンジンの回転数を上昇させる制御を行なうとともに、エンジンから車輪への駆動力を低減する第3の手段とを設け、エンジンの回転数の上昇に伴う車輪の回転数の上昇を抑圧し、規定位置の通過後も、規定位置の通過前の走行速度とほぼ等しい走行速度で前進走行を可能に構成したことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an excavation / loading machine according to the present invention includes a working mechanism including a bucket and an arm and a traveling mechanism for traveling forward and backward, and a power source for the working mechanism and the traveling mechanism. A first excavator / loader machine for excavating and loading an object to be excavated and detecting a positional relationship with the object to be excavated; The second means for detecting that the predetermined position at a predetermined distance from the object to be excavated is reached during forward traveling, and the second means has reached the predetermined position based on the positional relationship detected by And a third means for reducing the driving force from the engine to the wheels is provided to increase the rotational speed of the wheel as the rotational speed of the engine increases. Even after passing the specified position, It is characterized in that the running speed before passing through the position that it has configured to be able to forward travel in approximately equal speed.

また、本発明は、第1の手段がレーザ距離センサであって、第2の手段がレーザ距離センサによって計測される距離と予め決められた設定値とを比較判定する手段であることを特徴とするものである。   Further, the present invention is characterized in that the first means is a laser distance sensor, and the second means is means for comparing and determining a distance measured by the laser distance sensor and a predetermined set value. To do.

また、本発明は、第1の手段が、ステレオカメラと、ステレオカメラの出力を処理して規定位置までの距離を計測する処理手段とからなり、第2の手段が、車輪の回転を検出して走行距離を計測する車輪回転センサと、車輪回転センサで計測された走行距離と処理手段で計測された規定位置までの距離とを比較判定する手段とからなることを特徴とするものである。   In the present invention, the first means includes a stereo camera and a processing means for processing the output of the stereo camera and measuring the distance to the specified position, and the second means detects the rotation of the wheel. The wheel rotation sensor for measuring the travel distance, and the means for comparing and determining the travel distance measured by the wheel rotation sensor and the distance to the specified position measured by the processing means.

また、本発明は、第1の手段が、ステレオカメラと、ステレオカメラの出力を処理して規定位置までの距離を計測する第1の処理手段とからなり、第2の手段が、GPSセンサと、GPSセンサの検出出力と第1の処理手段で計測された規定位置までの距離とを演算処理して規定位置の位置座標を求る第2の処理手段と、GPSセンサの検出出力による現在位置の位置座標と第2の処理手段で求られた規定位置の位置座標とを比較判定する第3の処理手段とからなることを特徴とするものである。   In the present invention, the first means includes a stereo camera and first processing means for processing the output of the stereo camera to measure the distance to the specified position, and the second means is a GPS sensor. Second processing means for calculating the position coordinates of the specified position by calculating the detection output of the GPS sensor and the distance to the specified position measured by the first processing means, and the current position by the detection output of the GPS sensor And the third processing means for comparing and determining the position coordinates of the specified position obtained by the second processing means.

上記目的を達成するために、本発明による掘削対象物の自動掘削方法は、前進走行中の掘削・積込機械の掘削対象物に対する位置関係を計測し、該掘削・積込機械が該掘削対象物から予め決められた所定距離の規定位置に達したとき、該掘削・積込機械のエンジンの回転数を上昇させる制御を行なうとともに、該エンジンの回転数の上昇に伴う該掘削・積込機械の前進走行速度の上昇を抑える制御を行ない、該掘削・積込機械が、該規定位置に達して後も、該規定位置に達する前の走行速度で走行することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an automatic excavation method for an object to be excavated according to the present invention measures the positional relationship of an excavation / loading machine that is traveling forward with respect to the object to be excavated, and the excavation / loading machine has the object to be excavated. The excavation / loading machine performs control to increase the engine speed of the excavation / loading machine when a predetermined position of a predetermined distance from the object is reached, and the excavation / loading machine accompanies the increase in the engine speed. The excavation / loading machine travels at the traveling speed before reaching the specified position after reaching the specified position.

本発明によると、掘削動作の直前にエンジンの回転数を上昇させても、掘削・積込機械の前進走行速度を変化させずに、ほぼ規定速度での前進走行を継続させることができ、バケットが掘削対象物に貫入するときの衝撃を抑えることができるし、各センサの衝撃による誤検出を防止することができる。   According to the present invention, even if the rotational speed of the engine is increased immediately before excavation operation, the forward traveling at a substantially specified speed can be continued without changing the forward traveling speed of the excavation / loading machine. It is possible to suppress the impact when the pierce enters the object to be excavated and to prevent erroneous detection due to the impact of each sensor.

以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
なお、以下の実施形態はホイルローダを例とするものであるが、本発明はこれに限るものではなく、走行することによって掘削作業を行なう任意の掘削・積込機械に適用可能であることはいうまでもない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The following embodiment is an example of a wheel loader, but the present invention is not limited to this, and is applicable to any excavation / loading machine that performs excavation work by traveling. Not too long.

図1は本発明による掘削・積込機械及び自動掘削方法の第1の実施形態を示す説明図であって、10はレーザ距離センサ、11はレーザ光であり、図15に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。   FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of an excavation / loading machine and an automatic excavation method according to the present invention, wherein 10 is a laser distance sensor, 11 is a laser beam, and a portion corresponding to FIG. The same reference numerals are assigned and duplicate descriptions are omitted.

図1(a)において、ホイルローダ1の、例えば、操作室8の屋根には、レーザ距離センサ10が設けられている。このレーダ距離センサ10は、そのレーザ光放射口が斜め下方に向けられていることにより、レーザ源(図示せず)からのレーザ光11をホイルローダ1の前方所定の距離の位置P1に向かって放射し、その位置(照射位置)P1からの反射レーザ光11を受光して、レーザ距離センサ10から放射されたレーザ光の照射位置(反射位置)P1までの距離Lを測定している。ホイルローダ1が移動中この照射位置P1が平坦な地面上にある場合には、レーザ距離センサ10で測定される距離LはL1とほぼ一定である。 In FIG. 1A, a laser distance sensor 10 is provided on the wheel loader 1, for example, on the roof of the operation room 8. The radar distance sensor 10 has a laser beam emission port directed obliquely downward, so that the laser beam 11 from a laser source (not shown) is directed to a position P 1 at a predetermined distance in front of the wheel loader 1. The reflected laser beam 11 from the position (irradiation position) P 1 is received, and the distance L to the irradiation position (reflection position) P 1 of the laser beam emitted from the laser distance sensor 10 is measured. . If the irradiation position P 1 is on the flat ground while the wheel loader 1 is moving, the distance L measured by the laser distance sensor 10 is substantially constant as L 1 .

図1(b)はホイルローダ1が掘削する土砂9に近づいた状態を示すものであって、ホイルローダ1が規定される速度(以下、規定速度という)V0で走行してこのような状態になると、レーザ距離センサ10から放射されたレーザ光11はこの土砂9に照射され始める。レーザ光11が土砂9に照射され始めると、そのときに測定されるレーザ距離センサ10から土砂9上の照射位置P2までの距離Lは、L2(<L1)となる。ここで、このレーザ光11が土砂9に照射され始める位置P2を、以下、土砂9の開始位置という。 FIG. 1B shows a state in which the wheel loader 1 is approaching the earth and sand 9 to be excavated, and when the wheel loader 1 travels at a specified speed (hereinafter referred to as a specified speed) V 0 and enters such a state. The laser light 11 emitted from the laser distance sensor 10 starts to be applied to the earth and sand 9. When the laser beam 11 starts irradiating the earth and sand 9, the distance L from the laser distance sensor 10 measured at that time to the irradiation position P 2 on the earth and sand 9 becomes L 2 (<L 1 ). Here, the position P 2 at which the laser beam 11 starts to be applied to the earth and sand 9 is hereinafter referred to as the starting position of the earth and sand 9.

このようにして、ホイルローダ1が、従って、そのバケット2が掘削する土砂9から距離L2の位置に達したこと、即ち、距離L2の間隔でこの土砂9に近づいたことが自動的に検出される。この距離L2の値が予め距離設定値LSとして設定されており、レーザ距離センサ10の検出距離Lがこの距離設定値LSと比較されることにより、ホイルローダ1が土砂9に近づいたことが検出される。 Thus, the wheel loader 1 automatically detects that the bucket 2 has reached the position of the distance L 2 from the earth and sand 9 to be excavated, that is, has approached the earth and sand 9 at an interval of the distance L 2. Is done. The value of the distance L 2 is set in advance as a distance setting value L S, by detecting the distance L of the laser distance sensor 10 is compared with the distance setting value L S, the wheel loader 1 approaches the sediment 9 Is detected.

このレーザ距離センサ10と土砂の開始位置P2との間の検出距離Lが距離設定値LSになったときのバケット2の先端が達している規定の位置(これを、掘削対象である土砂9の開始位置P2に対し、掘削対象である土砂9の規定前方位置という)P3と土砂の開始位置P2との間の距離Dの値を距離設定値Dsとすると(以下、この距離Dを設定距離Dsという)、ホイルローダ1がこの設定距離Dsを、走行速度Vを変えずに、規定速度V0で走行し続けたとき、エンジンの出力(回転数)アップの指令がなされると、この設定距離Dsを走行する間に所定の高速回転数に設定できる充分な長さの距離設定値Dsが決められている。即ち、この第1の実施形態では、バケット2の先端が土砂9の規定前方位置P3に達すると、レーザ距離センサ10の測定距離Lが距離設定値LSになったことを検出することにより、自動的にエンジンの出力(回転数)アップの指令がなされ、ホイルローダ1が規定速度V0で設定距離Dsを走行している間にエンジンの出力(回転数)が規定の値にアップすることができるようにしている。 Sediment The laser distance defined position the tip of the bucket 2 has reached when the detection distance L becomes a distance set value L S between the sensor 10 and the start position P 2 of the sediment (which is excavated to the start position P 2 of 9, when the distance setting value Ds value of the distance D between the provision that the front position) P 3 and the start position P 2 of the sediment sediment 9 is excavated (hereinafter, this distance D is referred to as a set distance Ds), and when the wheel loader 1 continues to drive the set distance Ds at the specified speed V 0 without changing the running speed V, a command to increase the engine output (rotation speed) is given. A sufficient distance setting value Ds that can be set to a predetermined high-speed rotation speed while traveling the set distance Ds is determined. That is, in the first embodiment, when the tip of the bucket 2 reaches the specified forward position P 3 of the earth and sand 9, by detecting that the measurement distance L of the laser distance sensor 10 has become the distance set value L S. An engine output (rotation speed) increase command is automatically issued, and the engine output (rotation speed) increases to a specified value while the wheel loader 1 travels the set distance Ds at the specified speed V 0. To be able to.

また、エンジンの出力(回転数)のアップとともに、このエンジンの出力によるトランスミッション7を介した前輪6aと後輪6bへの傾転量駆動力伝達率が低減され、ホイルローダ1の移動速度Vが規定速度V0に維持される。 Further, as the engine output (the number of revolutions) increases, the transmission amount of the tilting amount driving force to the front wheels 6a and the rear wheels 6b via the transmission 7 due to the engine output is reduced, and the moving speed V of the wheel loader 1 is specified. The speed V 0 is maintained.

図2は以上のエンジンの回転数nEの変化(同図(a))と前輪6aと後輪6bへの傾転量駆動力伝達率ηの変化(同図(b))との関連を示す図である。 FIG. 2 shows the relationship between the change in the engine speed n E (FIG. 2A) and the change in the tilt amount driving force transmission rate η to the front wheels 6a and the rear wheels 6b (FIG. 2B). FIG.

ホイルローダ1が、図1(a)に示すように、掘削する土砂9に近づくまでの状態では、エンジンの回転数nEは、図2(a)に示すように、例えば、1500rpmであり、傾転量駆動力伝達率ηは、図2(b)に示すように、100%であって、これにより、ホイルローダ1は規定速度V0で前進走行しているものとする。 In the state until the wheel loader 1 approaches the earth and sand 9 to be excavated as shown in FIG. 1A, the engine speed n E is 1500 rpm, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the rolling drive force transmission rate η is 100%, and it is assumed that the wheel loader 1 is traveling forward at the specified speed V 0 .

その後、図1(b)に示すように、ホイルローダ1が土砂9に近づいてバケット2の先端が土砂9の規定前方位置P3に達すると(時刻t1)、図2(a)に示すように、エンジンの回転数をアップする指令があり、この回転数nEが上昇していく。そして、このエンジンの回転数nEの上昇とともに、ホイルローダ1の前進走行速度Vが規定速度V0に保たれるように、傾転量駆動力伝達率ηが低下していく。 Thereafter, as shown in FIG. 1B, when the wheel loader 1 approaches the earth and sand 9 and the tip of the bucket 2 reaches the specified forward position P 3 of the earth and sand 9 (time t 1 ), as shown in FIG. There is a command to increase the engine speed, and the engine speed n E increases. As the engine speed n E increases, the tilt amount driving force transmission rate η decreases so that the forward travel speed V of the wheel loader 1 is maintained at the specified speed V 0 .

そして、ホイルローダ1が時刻t1から設定距離Dsを前進走行しないうちに、図2(a)に示すように、エンジンの回転数nEが規定の、例えば、2000rpmに達すると(時刻t2)、傾転量駆動力伝達率ηがホイルローダ1の前進走行速度Vを設定速度V0に保持する、例えば、30%になる。この状態が保たれてホイルローダ1は土砂9に向かってさらに前進走行し(従って、設定速度V0で前進走行し)、ホイルローダ1が上記の設定距離Dsだけ前進走行してバケット2の先端が土砂9の開始位置P2に達すると(時刻t3)、この時点から土砂9の掘削動作を開始するが、これとともに、図2(b)に示すように、傾転量駆動力伝達率ηを、例えば、50%まで上昇させてホイルローダ1の駆動力を高めるようにして、掘削作業の効率を高める。なお、ホイルローダ1が上記の設定距離Dsだけ前進走行したことは、バケット2に加わる外圧を検出する後述する圧力センサの検出出力を用い、バケット2が土砂9に貫入したことを検出することにより、検出されるものである。 Then, before the wheel loader 1 travels forward from the time t 1 by the set distance Ds, as shown in FIG. 2A, when the engine speed n E reaches a prescribed value, for example, 2000 rpm (time t 2 ). The tilt amount driving force transmission rate η maintains the forward travel speed V of the wheel loader 1 at the set speed V 0 , for example, 30%. While this state is maintained, the wheel loader 1 travels further forward toward the sand 9 (and therefore travels forward at the set speed V 0 ), the wheel loader 1 travels forward by the set distance Ds, and the tip of the bucket 2 is moved to the earth and sand. 9 the start position P and 2 to reach the (time t 3), is to start drilling operation sediment 9 from this point, with this, as shown in FIG. 2 (b), the tilting amount driving force transmission factor η For example, the driving force of the wheel loader 1 is increased to 50% to increase the efficiency of excavation work. Note that the wheel loader 1 travels forward by the set distance Ds by detecting the penetration of the bucket 2 into the earth and sand 9 by using a detection output of a pressure sensor described later that detects an external pressure applied to the bucket 2. It is to be detected.

図3は以上の動作を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing the above operation.

同図において、ホイルローダ1は、掘削する土砂9に向かって規定速度V0で前進走行しているとき、図1(a)で説明したように、レーザ距離センサ10が地面の反射位置までの距離Lを常時測定している(ステップ100)。図1(a)に示すように、バケット2の先端が土砂9の開始位置P2から設定距離Dsの規定前方位置P3に達するまでは、レーザ距離センサ10の検出距離Lは距離設定値LSよりも大きく、この場合には(ステップ101の“No”)、かかるステップ100,101の動作が繰り返される。 In this figure, when the wheel loader 1 is traveling forward at the specified speed V 0 toward the earth and sand 9 to be excavated, as described with reference to FIG. 1A, the distance between the laser distance sensor 10 and the reflection position on the ground is shown. L is constantly measured (step 100). As shown in FIG. 1A, the detection distance L of the laser distance sensor 10 is the distance set value L until the tip of the bucket 2 reaches the specified forward position P 3 of the set distance Ds from the start position P 2 of the earth and sand 9. In this case (“No” in step 101), the operations in steps 100 and 101 are repeated.

レーザ距離センサ10の検出距離Lが距離設定値LS以下となると(ステップ211の“Yes”)、図1(b)に示すように、バケット2の先端が土砂9の開始位置P2から設定距離Dsの規定前方位置P3に達した状態となり、これにより、ホイルローダ1でエンジンの回転数アップの指令が発せられるとともに、エンジンの回転数アップに伴うホイルローダ1の走行速度の上昇を抑えるための電磁弁制御指令も発せられる(ステップ102)。これにより、エンジンの回転数が上昇していくが、ホイルローダ1は、依然として、規定速度V0で前進走行する。 When the detection distance L of the laser distance sensor 10 is equal to or less than the distance setting value L S (“Yes” in step 211), the tip of the bucket 2 is set from the start position P 2 of the earth and sand 9 as shown in FIG. the distance in a state where prescribed reached forward position P 3 of the Ds, by which, together with the command speed up of the engine is issued at the wheel loader 1, for suppressing the increase in the running speed of the wheel loader 1 due to the rotation speed-up of the engine A solenoid valve control command is also issued (step 102). As a result, the engine speed increases, but the wheel loader 1 still travels forward at the specified speed V 0 .

電磁弁制御指令が発せられると、さらに、ホイルローダ1では、バケットシリンタ4やアームシリンダ5に加わる外圧が計測され(ステップ103)、予め設定された圧力設定値と比較される(ステップ104)。バケット2が土砂9に貫入する前では、この計測外圧値がこの圧力設定値よりも小さく(ステップ104の“No”)、そのままバケットシリンタ4やアームシリンダ5に加わる外圧の計測が行なわれるが(ステップ103)、計測外圧値がこの圧力設定値以上となると(ステップ104の“Yes”)、バケット2が土砂9に貫入し始めたことになり、掘削処理が実行される(ステップ105)。   When the electromagnetic valve control command is issued, the wheel loader 1 further measures the external pressure applied to the bucket cylinder 4 and the arm cylinder 5 (step 103) and compares it with a preset pressure set value (step 104). Before the bucket 2 penetrates into the earth and sand 9, the measured external pressure value is smaller than the pressure set value (“No” in Step 104), and the external pressure applied to the bucket cylinder 4 and the arm cylinder 5 is measured as it is. (Step 103) When the measured external pressure value becomes equal to or higher than the set pressure value (“Yes” in Step 104), the bucket 2 starts to penetrate the earth and sand 9 and the excavation process is executed (Step 105).

このようにして、この第1の実施形態では、バケット2が土砂9に貫入する前にエンジンの出力(回転数)をアップしても、ホイルローダ1の前進走行速度Vをエンジンの出力(回転数)をアップする前の規定速度V0に保つものであるから、バケット2が土砂9に貫入するときの速度を低く保つことができ、バケット2が土砂9に貫入するときの衝撃を小さく抑えることができる。 Thus, in the first embodiment, even if the engine output (rotation speed) is increased before the bucket 2 penetrates the earth and sand 9, the forward travel speed V of the wheel loader 1 is set to the engine output (rotation speed). ) Is maintained at the specified speed V 0 before the speed is increased, the speed when the bucket 2 penetrates the earth and sand 9 can be kept low, and the impact when the bucket 2 penetrates the earth and sand 9 can be kept small. Can do.

図4は図1に示すホイルローダ1のコントロールシステムの一具体例を示すブロック図であって、10は先のレーザ距離センサ、12はアーム回転センサ、13はバケット回転センサ、14は操舵回転センサ、15は圧力センサ、16はエンジン回転センサ、17は車体加速度センサ、18は車体傾斜センサ、20は自動運転制御コントローラ、20aは掘削対象物認識処理、20bは走行処理、20cは掘削処理、20dは放土位置認識処理、20eは放土処理、20fは掘削・走行切替処理、20gは自動運転シーケンス処理、30は走行傾転量制御電磁弁、31はバケット制御電磁弁、32はアーム制御電磁弁、33は操舵制御電磁弁、34は前進・更新・中立切替電磁弁、35はスロットル制御用ステッピングモータ、36はブレーキ制御部である。   FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the control system of the wheel loader 1 shown in FIG. 1, wherein 10 is a laser distance sensor, 12 is an arm rotation sensor, 13 is a bucket rotation sensor, 14 is a steering rotation sensor, 15 is a pressure sensor, 16 is an engine rotation sensor, 17 is a car body acceleration sensor, 18 is a car body tilt sensor, 20 is an automatic operation control controller, 20a is a drilling object recognition process, 20b is a travel process, 20c is a drilling process, and 20d is Earth release position recognition processing, 20e is earth removal processing, 20f is excavation / travel switching processing, 20g is automatic operation sequence processing, 30 is a travel tilt amount control solenoid valve, 31 is a bucket control solenoid valve, and 32 is an arm control solenoid valve , 33 is a steering control solenoid valve, 34 is a forward / update / neutral switching solenoid valve, 35 is a stepping motor for throttle control, and 36 is a brake. A control unit.

同図において、ホイルローダ1には、各部のセンサ、即ち、アーム回転センサ12,バケット回転センサ13,操舵回転センサ14,エンジン回転センサ16,車体加速度センサ17,車体傾斜センサ18などの各部の状態を検出するセンサや、上記のレーザ距離センサ10、バケット2アーム3にかかる外圧を検出する圧力センサ15が設けられている。これらセンサの検出出力は自動運転制御コントローラ20に供給される。ここで、圧力センサ15は、バケット2やアーム3に加わる外圧を検出し、その検出圧力の変化を検出してバケット2が土砂9に貫入したことを検出するためのものである。また、エンジン回転センサ16はエンジンの回転数を検出するものであって、エンジンの回転数アップの指令があったときには、エンジンの回転数が、図2で説明したような規定の回転数になったことを判定する。   In the figure, the wheel loader 1 shows the state of each part such as an arm rotation sensor 12, a bucket rotation sensor 13, a steering rotation sensor 14, an engine rotation sensor 16, a vehicle body acceleration sensor 17, and a vehicle body inclination sensor 18. A sensor for detecting, a pressure sensor 15 for detecting an external pressure applied to the laser distance sensor 10 and the bucket 2 arm 3 are provided. The detection outputs of these sensors are supplied to the automatic operation controller 20. Here, the pressure sensor 15 detects an external pressure applied to the bucket 2 and the arm 3, detects a change in the detected pressure, and detects that the bucket 2 has entered the earth and sand 9. The engine speed sensor 16 detects the engine speed, and when the engine speed is instructed to increase, the engine speed becomes the specified speed as described with reference to FIG. Determine that.

自動運転制御コントローラ20は、ホイルローダ1の操作室8(図1)での所定の操作によって起動し、上記の各センサ10,12〜18の検出出力を用いて、土砂9の掘削のための一連の運転の手順を規定する自動運転シーケンス処理20gが起動する。かかる自動運転シーケンス処理20gにより、土砂9の掘削を行なうまでに、レーザ距離センサ10の検出出力を用いて掘削対象物である土砂9までの距離を計測する掘削対象物認識処理20aでもって土砂9の規定前方位置P3(図1(b))を検出し、この規定前方位置P3が検出されると、エンジンの回転数アップを指令するとともに、走行処理20bにホイルローダ1の走行速度を規定速度V0に維持させる掘削・走行切替処理20fが自動的に実施されて、スロットル制御用スピンドルモータ35や走行傾転量制御電磁弁30が制御され、また、圧力センサ15の検出出力を用いてホイルローダ1のバケット2が土砂9の開始位置P2に達したことが検出されると、掘削処理20cや放土位置認識処理20d,放土処理20eが実行されて、バケット制御電磁弁31,アーム制御電磁弁32,操舵制御電磁弁33,前進・更新・中立切替電磁弁34などの電磁弁が制御され、掘削などの作業動作が行なわれる。 The automatic operation control controller 20 is activated by a predetermined operation in the operation room 8 (FIG. 1) of the wheel loader 1 and uses a detection output of each of the sensors 10 and 12 to 18 to perform a series for excavation of the earth and sand 9. The automatic operation sequence process 20g that defines the operation procedure is started. By the automatic operation sequence process 20g, the sediment 9 is measured by the excavation object recognition process 20a that measures the distance to the sediment 9 that is the excavation object by using the detection output of the laser distance sensor 10 until the sediment 9 is excavated. provisions detecting the forward position P 3 (FIG. 1 (b)), provisions If this provision forward position P 3 is detected, along with commanding the rotational speed up of the engine, the traveling speed of the wheel loader 1 to travel processing 20b The excavation / travel switching process 20f for maintaining the speed V 0 is automatically performed to control the throttle control spindle motor 35 and the travel tilt amount control electromagnetic valve 30, and the detection output of the pressure sensor 15 is used. When the bucket 2 of the wheel loader 1 is detected to reach the start position P 2 of the soil 9, the drilling process 20c and Hodo position recognition process 20d, Hodo process 20e is performed Is, the bucket control solenoid valve 31, the arm control solenoid valve 32, the steering control solenoid valve 33, solenoid valves, such as forward, updating and neutral switching solenoid valve 34 is controlled, the working operation such as drilling is performed.

図5は図4における自動運転制御コントローラ20の一具体例の要部を、必要なセンサや電磁弁などとともに、示すブロック構成図であって、21,22は入力処理部、23は比較器、24は設定値記憶メモリ、25は自動走行シーケンス処理部、26はエンジン回転数アップ処理部、27は掘削処理部であり、図4に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。   FIG. 5 is a block configuration diagram showing a main part of one specific example of the automatic operation controller 20 in FIG. 4 together with necessary sensors and solenoid valves, 21 and 22 are input processing units, 23 is a comparator, Reference numeral 24 is a set value storage memory, 25 is an automatic travel sequence processing unit, 26 is an engine speed increase processing unit, and 27 is an excavation processing unit. The same reference numerals are given to the parts corresponding to those in FIG. To do.

同図において、ホイルローダ1のバケットシリンダ4やアームシリンダ5に、これらに加わる外圧を検出する圧力センサ15a〜16dが設けられている。これら圧力センサ15a〜15dは図4での圧力センサ15に相当する。   In the figure, pressure sensors 15a to 16d for detecting external pressure applied to the bucket cylinder 4 and the arm cylinder 5 of the wheel loader 1 are provided. These pressure sensors 15a to 15d correspond to the pressure sensor 15 in FIG.

ホイルローダ1で掘削作業のために電源が投入され、操作室8で自動運転のための操作がなされると、自動運転制御コントローラ20が起動し、エンジン回転数アップ処理部26と掘削処理部27との切り替えを行なう自動走行シーケンス処理部25が起動して、エンジン回転数アップ処理部26を動作状態にする。また、レーザ距離センサ10も起動して、その検出出力が入力処理部21に供給される。この入力処理部21では、このレーザ距離センサ10の検出出力が処理され、図1に示すレーザ距離センサ10からレーザ光11の反射点までの距離Lが算出される。この算出された距離(検出距離)Lは比較器23に供給される。   When the wheel loader 1 is turned on for excavation work and the operation room 8 is operated for automatic operation, the automatic operation control controller 20 is activated, and the engine speed increase processing unit 26, excavation processing unit 27, The automatic running sequence processing unit 25 that performs the switching is activated, and the engine speed increasing processing unit 26 is put into an operating state. Further, the laser distance sensor 10 is also activated, and the detection output is supplied to the input processing unit 21. In the input processing unit 21, the detection output of the laser distance sensor 10 is processed, and the distance L from the laser distance sensor 10 shown in FIG. 1 to the reflection point of the laser beam 11 is calculated. This calculated distance (detection distance) L is supplied to the comparator 23.

一方、設定値記憶メモリ24には、この検出距離Lに対する距離設定値LS(図1(b))や圧力センサ15a〜15dの検出圧力から得られる圧力Fに対する圧力設定値FSなどの各種設定値が設定されており、上記のように電源が投入されるとともに、これら設定値がこの設定値記憶メモリ24から読み出されて比較器23に設定される。 On the other hand, in the set value storage memory 24, various values such as a distance set value L S (FIG. 1 (b)) for the detected distance L and a pressure set value F S for the pressure F obtained from the detected pressures of the pressure sensors 15a to 15d. Set values are set, and the power is turned on as described above, and these set values are read from the set value storage memory 24 and set in the comparator 23.

比較器23では、入力処理部21から検出距離Lが供給されると、この検出距離Lが距離設定値LSと比較される。ホイルローダ1は、その操作室8でのレバー操作で走行開始指令があると、上記の規定速度V0で前進走行するが、バケット2の先端が規定前方位置P3(図1(b))に達しないうちでは、
検出距離L>距離設定値LS
の状態にある(この状態が、図3におけるステップ100,101の処理が繰り返される状態である)。しかし、ホイルローダ1が前進走行を続けてバケット2の先端が規定前方位置P3に達すると、
検出距離L=距離設定値LS
の状態となり(図3でのステップ101で“Yes”の状態)、比較器23はエンジン回転数アップ処理部26に検出距離Lが距離設定値LSに等しいことを表わす比較結果を基に、指令I1を与える。これにより、エンジン回転数アップ処理部26はスロットル制御用スピンドルモータ35にエンジン回転数アップの指令IEを送り、これとともに、エンジンの回転数アップに伴うホイルローダ1の走行速度の上昇を抑えるための電磁弁制御信号CVを走行傾転量制御電磁弁30に供給する。これにより、スロットル制御用スピンドルモータ35がエンジン(図示せず)の回転数nE(図2(a))を上昇させ、これとともに、走行傾転量制御電磁弁30が制御されてホイルローダ1の傾転量(後輪6bへの駆動力電動率)η(図2(b))が低減されてホイルローダ1の前進走行速度が規定速度V0に保持される。
In the comparator 23, when the detection distance L is supplied from the input processing unit 21, the detection distance L is compared with the distance setting value L S. The wheel loader 1 moves forward at the specified speed V 0 when a travel start command is issued by operating the lever in the operation chamber 8, but the tip of the bucket 2 is at the specified forward position P 3 (FIG. 1 (b)). Before it reaches,
Detection distance L> Distance setting value L S
(This state is a state in which the processing of steps 100 and 101 in FIG. 3 is repeated). However, when the wheel loader 1 continues traveling forward and the tip of the bucket 2 reaches the specified forward position P 3 ,
Detection distance L = Distance setting value L S
(The state of “Yes” in step 101 in FIG. 3), the comparator 23 causes the engine speed increase processing unit 26 to compare the detection distance L with the distance setting value L S based on the comparison result. It gives a command I 1. As a result, the engine speed increase processing unit 26 sends an engine speed increase command IE to the throttle control spindle motor 35, and suppresses an increase in the traveling speed of the wheel loader 1 accompanying the increase of the engine speed. The electromagnetic valve control signal C V is supplied to the traveling tilt amount control electromagnetic valve 30. As a result, the spindle motor 35 for throttle control increases the rotational speed n E of the engine (not shown) (FIG. 2A), and at the same time, the travel tilt amount control electromagnetic valve 30 is controlled to control the wheel loader 1. The amount of tilting (driving force electric power ratio to the rear wheel 6b) η (FIG. 2B) is reduced, and the forward traveling speed of the wheel loader 1 is maintained at the specified speed V 0 .

一方、操作室8で自動運転のための操作がなされると、圧力センサ15a〜15dの検出出力が入力処理部22で平均化などの処理されてバケット2に加わる圧力Fが計測され、比較器23に供給される。比較器23は、エンジン回転数アップ処理部26に検出距離Lが距離設定値LSに等しいことを表わす上記の比較結果を基に、指令I1を与えると、次に、入力処理部22からの圧力Fと設定値記憶メモリ23から取り込んだ圧力設定値FSとを比較する。パケット2が、図1(b)で説明した土砂9に貫入するまでは、
圧力F<圧力設定値FS
の状態にあり、かかる圧力Fの計測と圧力設定値FSとの比較が繰り返されるが(かかる状態が、図3におけるステップ103,104の処理が繰り返される状態である)、ホイルローダ1のバケット2が土砂9の開始位置P2に達し、バケット2が土砂9に貫入し始めると、
圧力F=圧力設定値FS
となり(図3でのステップ104で“Yes”の状態)、比較器23が掘削処理部27に掘削動作の開始指令I2を送る。これにより、掘削処理動作が開始する(図3のステップ105)。また、これとともに、比較器23はエンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26に指令I3を与える。これにより、エンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26は、ホイルローダ1の走行速度の所定の設定値に上昇させるための電磁弁制御信号CVを走行傾転量制御電磁弁30に供給する。走行傾転量制御電磁弁30は、この電磁弁制御信号CVにより、図2(b)で時刻t3からの動作で示すように、傾転量(駆動力伝達率)ηを上昇させるように動作し、てホイルローダ1の駆動力を高めるようにして、掘削作業の効率を高める。
On the other hand, when an operation for automatic operation is performed in the operation room 8, the detection output of the pressure sensors 15a to 15d is processed by the input processing unit 22 such as averaging, and the pressure F applied to the bucket 2 is measured. 23. When the comparator 23 gives the command I 1 to the engine speed increase processing unit 26 based on the above comparison result indicating that the detected distance L is equal to the distance setting value L S , next, the input processing unit 22 Is compared with the pressure set value F S fetched from the set value storage memory 23. Until the packet 2 penetrates the earth and sand 9 described in FIG.
Pressure F <Pressure setting value F S
In this state, the measurement of the pressure F and the comparison with the pressure set value F S are repeated (this state is the state in which the processes of steps 103 and 104 in FIG. 3 are repeated), but the bucket 2 of the wheel loader 1 Reaches the start position P 2 of the earth and sand 9 and the bucket 2 starts to penetrate into the earth and sand 9,
Pressure F = Pressure setting value F S
(The state of “Yes” in step 104 in FIG. 3), the comparator 23 sends the excavation operation start command I 2 to the excavation processing unit 27. As a result, the excavation processing operation starts (step 105 in FIG. 3). At the same time, the comparator 23 gives a command I 3 to the engine speed increase / solenoid valve control processing unit 26. As a result, the engine speed increase / solenoid valve control processing unit 26 supplies the traveling tilt amount control electromagnetic valve 30 with the electromagnetic valve control signal C V for increasing the traveling speed of the wheel loader 1 to a predetermined set value. The traveling tilt amount control solenoid valve 30 increases the tilt amount (driving force transmission rate) η by this solenoid valve control signal C V as shown by the operation from time t 3 in FIG. Thus, the driving force of the wheel loader 1 is increased to increase the efficiency of excavation work.

図6は図1におけるホイルローダ1に設けられている油圧回路の一具体例を示す回路図であって、5a,5bはアームシリンダ、6a1,6a2は前輪、6b1,6b2は後輪、38は走行機構部、39は作業機構部、40はエンジン、40aはスロットル、41は走行用の可変容量油圧ポンプ、42はチャージポンプ、43は作業機用油圧ポンプ、44a,44bは主管路、45は油圧モータ、46はクロスオーバロードリリーフ弁、47は絞り、48は傾転シリンダ、48a,48bはシリンダ室、48cはピストン、49a,49bは管路、50は開閉弁、50a,50bは管路、50cはばね、51は管路、52はタンク、53a,53bは操舵シリンダ、54は絞りであり、前出図面に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。 FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific example of a hydraulic circuit provided in the wheel loader 1 in FIG. 1, wherein 5a and 5b are arm cylinders, 6a 1 and 6a 2 are front wheels, and 6b 1 and 6b 2 are rear wheels. , 38 is a traveling mechanism section, 39 is a working mechanism section, 40 is an engine, 40a is a throttle, 41 is a variable displacement hydraulic pump for traveling, 42 is a charge pump, 43 is a hydraulic pump for working equipment, and 44a and 44b are main lines. , 45 is a hydraulic motor, 46 is a cross overload relief valve, 47 is a throttle, 48 is a tilting cylinder, 48a and 48b are cylinder chambers, 48c is a piston, 49a and 49b are conduits, 50 is an on-off valve, 50a and 50b Is a pipe, 50c is a spring, 51 is a pipe, 52 is a tank, 53a and 53b are steering cylinders, and 54 is a throttle. I will omit the description.

同図において、この油圧回路では、前輪6a1,6a2もしくは後輪6b1,6b2を駆動することにより、ホイルローダ1を前進,後進走行させるための走行機構部38と、バケットシリンダ4やアームシリンダ5a,5b、操舵シリンダ53a,53bを駆動してバケット2やアーム3を動作させることにより、掘削作業を行なわせるための作業機構部39とを備えており、これら走行機構部38と作業機構部39の駆動源として、1つのエンジン40が兼用されている。 In this figure, in this hydraulic circuit, the front wheel 6a 1 and 6a 2 or the rear wheels 6b 1 and 6b 2 are driven to drive the wheel loader 1 forward and backward, the bucket cylinder 4 and the arm. A working mechanism unit 39 for performing excavation work by operating the bucket 2 and the arm 3 by driving the cylinders 5a and 5b and the steering cylinders 53a and 53b, and the traveling mechanism unit 38 and the working mechanism are provided. One engine 40 is also used as a drive source for the unit 39.

スロットル制御用ステッピングモータ35の回転によってエンジン40のスロットル40aが駆動され、エンジン40が回転する。このエンジン40の回転数は、スロットル制御用ステッピングモータ35の回転数が高いほど、高いものである。このエンジン40の回転により、走行用の可変容量油圧ポンプ41,チャージポンプ42及び作業機用油圧ポンプ43が回転する。   The throttle 40a of the engine 40 is driven by the rotation of the throttle control stepping motor 35, and the engine 40 rotates. The rotational speed of the engine 40 is higher as the rotational speed of the throttle control stepping motor 35 is higher. Due to the rotation of the engine 40, the variable displacement hydraulic pump 41 for traveling, the charge pump 42, and the hydraulic pump 43 for work implement rotate.

走行用の可変容量油圧ポンプ41は、傾転シリンダ48のピストン48cの状態に応じて、傾転量(押し除け容量)とこの傾転量に応じた流量の圧油の油圧モータ45への供給方向が決められ、この油圧モータ45の回転力がトランスミッション7を介して後輪6b1,6b2に伝達されることにより、ホイルローダ1が走行する。傾転シリンダ48でピストン48cが中立位置にあるときには、走行用の可変容量油圧ポンプ41の傾転量は零であって、圧油の吐出量は零である。このため、油圧モータ45は、圧油が供給されないため、回転せず、ホイルローダ1は停止状態にある。また、傾転シリンダ48でピストン48cがシリンダ室48a側に変位すると、走行用の可変容量油圧ポンプ41にこの変位量に応じた傾転量が設定され、走行用の可変容量油圧ポンプ41からこの傾転量に応じた流量の圧油が一方の方向、即ち、主管路44aに吐出する。これにより、油圧モータ45は、主管路44a側から圧油が供給されて正回転し、ホイルローダ1は前進する。この場合の前進走行速度は、主管路44aでの圧油の流量、従って、走行用の可変容量油圧ポンプ41に設定された傾転量に応じたものとなる。逆に、傾転シリンダ48でピストン48cがシリンダ室48b側に変位すると、走行用の可変容量油圧ポンプ41にこの変位量に応じた逆方向の傾転量が設定され、走行用の可変容量油圧ポンプ41からこの傾転量に応じた流量の圧油が他方の方向、即ち、主管路44bに吐出する。これにより、油圧モータ45は、主管路44b側から圧油が供給されて逆回転し、ホイルローダ1は後進する。この場合の後進走行速度も、主管路44bでの圧油の流量、従って、走行用の可変容量油圧ポンプ41に設定された逆方向の傾転量に応じたものとなる。なお、油圧モータ45は、主管路44aまたは44bから供給される圧油の流量に応じた油圧に応じた回転速度で回転するが、その最大圧力がクロイオーバロードリリーフ弁46によって設定されており、従って、油圧モータ45の最大回転数が制限されていて、ホイルローダ1の最大走行速度も制限されている。   The variable displacement hydraulic pump 41 for travel is supplied to the hydraulic motor 45 with a tilt amount (push-off capacity) and a flow rate of hydraulic oil according to the tilt amount according to the state of the piston 48c of the tilt cylinder 48. The wheel loader 1 travels when the direction is determined and the rotational force of the hydraulic motor 45 is transmitted to the rear wheels 6b1 and 6b2 via the transmission 7. When the piston 48c is in the neutral position in the tilt cylinder 48, the tilt amount of the variable displacement hydraulic pump 41 for travel is zero and the discharge amount of pressure oil is zero. For this reason, since the hydraulic motor 45 is not supplied with pressure oil, it does not rotate and the wheel loader 1 is in a stopped state. Further, when the piston 48c is displaced toward the cylinder chamber 48a by the tilt cylinder 48, a tilt amount corresponding to the displacement amount is set in the travel variable displacement hydraulic pump 41, and the travel variable displacement hydraulic pump 41 Pressure oil having a flow rate corresponding to the tilting amount is discharged in one direction, that is, the main pipeline 44a. As a result, the hydraulic motor 45 is supplied with pressure oil from the main line 44a side and rotates forward, and the wheel loader 1 moves forward. The forward travel speed in this case depends on the flow rate of the pressure oil in the main pipeline 44a, and accordingly, the amount of tilt set in the travel variable displacement hydraulic pump 41. On the contrary, when the piston 48c is displaced toward the cylinder chamber 48b by the tilt cylinder 48, a reverse displacement amount corresponding to the displacement amount is set in the travel variable displacement hydraulic pump 41, and the travel variable displacement hydraulic pressure is set. Pressure oil with a flow rate corresponding to this tilting amount is discharged from the pump 41 to the other direction, that is, the main pipe 44b. Thereby, the hydraulic motor 45 is supplied with pressure oil from the main pipeline 44b side and rotates in the reverse direction, and the wheel loader 1 moves backward. In this case, the reverse travel speed also corresponds to the flow rate of the pressure oil in the main pipe 44b, and accordingly, the reverse tilt amount set in the variable displacement hydraulic pump 41 for travel. The hydraulic motor 45 rotates at a rotational speed corresponding to the hydraulic pressure corresponding to the flow rate of the pressure oil supplied from the main pipeline 44a or 44b, and the maximum pressure is set by the cloy overload relief valve 46. Therefore, the maximum rotational speed of the hydraulic motor 45 is limited, and the maximum traveling speed of the wheel loader 1 is also limited.

チャージポンプ42から吐出される圧油は、一方では、前進・後進・中立切替え電磁弁34に直接供給され、他方では、絞り47を介して前進・後進・中立切替え電磁弁34に供給される。この前進・後進・中立切替え電磁弁34が図示する中立位置にあるときには、絞り47からの圧油が管路49a,49bを通って傾転シリンダ48のシリンダ室48aとシリンダ室48bとに供給される。これにより、傾転シリンダ48のピストン48cは中立位置に設定され、走行用の可変容量油圧ポンプ41の傾転量が零に設定されて油圧モータ45は停止状態に設定され、ホイルローダ1は停止状態となる。   On the one hand, the pressure oil discharged from the charge pump 42 is directly supplied to the forward / reverse / neutral switching electromagnetic valve 34, and on the other hand, it is supplied to the forward / reverse / neutral switching electromagnetic valve 34 via the throttle 47. When the forward / reverse / neutral switching solenoid valve 34 is in the neutral position shown in the figure, the pressure oil from the throttle 47 is supplied to the cylinder chamber 48a and the cylinder chamber 48b of the tilt cylinder 48 through the pipes 49a and 49b. The As a result, the piston 48c of the tilt cylinder 48 is set to the neutral position, the tilt amount of the variable displacement hydraulic pump 41 for travel is set to zero, the hydraulic motor 45 is set to the stop state, and the wheel loader 1 is set to the stop state. It becomes.

前進・後進・中立切替え電磁弁34が図示する(A)側に切り替わると、チャージポンプ42から直接の圧油が管路49aを介して傾転シリンダ48のシリンダ室48aに供給され、絞り47からの圧油が管路49bを介して傾転シリンダ48のシリンダ室48bに供給される。これにより、傾転シリンダ48のピストン48cは絞り47の前後の差圧分だけシリンダ室48aを狭める側に変位し、走行用の可変容量油圧ポンプ41にこの変位量に応じた正方向の傾転量が設定される。従って、この走行用の可変容量油圧ポンプ41から主管路44aにこの傾転量に応じた流量の圧油が吐出されて油圧モータ45に供給され、ホイルローダ1が前進走行する。   When the forward / reverse / neutral switching electromagnetic valve 34 is switched to the side (A) shown in the figure, the pressure oil directly from the charge pump 42 is supplied to the cylinder chamber 48a of the tilting cylinder 48 via the pipe 49a. Is supplied to the cylinder chamber 48b of the tilting cylinder 48 through the pipe 49b. As a result, the piston 48c of the tilting cylinder 48 is displaced toward the side where the cylinder chamber 48a is narrowed by the differential pressure before and after the throttle 47, and the traveling variable displacement hydraulic pump 41 is tilted in the positive direction according to the amount of displacement. The amount is set. Accordingly, the hydraulic oil having a flow rate corresponding to the tilting amount is discharged from the variable displacement hydraulic pump 41 for traveling to the main pipeline 44a and supplied to the hydraulic motor 45, so that the wheel loader 1 travels forward.

また、前進・後進・中立切替え電磁弁34が図示する(B)側に切り替わると、チャージポンプ42から直接の圧油が管路49bを介して傾転シリンダ48のシリンダ室48bに供給され、絞り47からの圧油が管路49aを介して傾転シリンダ48のシリンダ室48aに供給される。これにより、傾転シリンダ48のピストン48cは絞り47の前後の差圧分だけシリンダ室48bを狭める側に変位し、走行用の可変容量油圧ポンプ41にこの変位量に応じた逆方向の傾転量が設定される。従って、この走行用の可変容量油圧ポンプ41から主管路44bにこの傾転量に応じた流量の圧油が吐出されて油圧モータ45に供給され、ホイルローダ1が後進走行する。   Further, when the forward / reverse / neutral switching solenoid valve 34 is switched to the (B) side shown in the drawing, the direct pressure oil is supplied from the charge pump 42 to the cylinder chamber 48b of the tilting cylinder 48 via the pipe line 49b. The pressure oil from 47 is supplied to the cylinder chamber 48a of the tilting cylinder 48 through the pipe line 49a. As a result, the piston 48c of the tilting cylinder 48 is displaced to the side that narrows the cylinder chamber 48b by the amount of the differential pressure before and after the throttle 47, and the traveling variable displacement hydraulic pump 41 is tilted in the reverse direction according to the amount of displacement. The amount is set. Accordingly, the hydraulic oil having a flow rate corresponding to the tilting amount is discharged from the variable displacement hydraulic pump 41 for traveling to the main pipe 44b and supplied to the hydraulic motor 45, and the wheel loader 1 travels backward.

このように、前進・後進・中立切替え電磁弁34を制御することにより、ホイルローダ1を停止,前進走行,後進走行の切替えを行なうことができる。   In this way, by controlling the forward / reverse / neutral switching solenoid valve 34, the wheel loader 1 can be stopped, forward travel, and reverse travel can be switched.

作業機要油圧ポンプ43からは、作業機用管路51に圧油が吐出され、バケット制御電磁弁31,アーム制御電磁弁32及び操舵制御電磁弁33に供給される。掘削作業が行なわれず、これら電磁弁31〜33が中立位置にあるときには、作業機用管路51から供給される圧油は、タンク52に排出される。   From the work implement hydraulic pump 43, pressure oil is discharged to the work implement pipe 51 and supplied to the bucket control solenoid valve 31, the arm control solenoid valve 32, and the steering control solenoid valve 33. When excavation work is not performed and the electromagnetic valves 31 to 33 are in the neutral position, the pressure oil supplied from the work machine pipe 51 is discharged to the tank 52.

掘削作業を行なうときには、バケット制御電磁弁31,アーム制御電磁弁32及び操舵制御電磁弁33の少なくともいずれか1つが作動し、バケットシリンダ4に圧油が供給されることにより、バケット2が動作し、アームシリンダ5a,5bに圧油が供給されることにより、アーム3が動作し、操舵シリンダ53a,53bに圧油が供給されることにより、アーム3やバケット2,操作室8の向きが変えられる。   When excavation work is performed, at least one of the bucket control solenoid valve 31, the arm control solenoid valve 32, and the steering control solenoid valve 33 is operated, and the bucket 2 is operated by supplying pressure oil to the bucket cylinder 4. When the pressure oil is supplied to the arm cylinders 5a and 5b, the arm 3 operates, and when the pressure oil is supplied to the steering cylinders 53a and 53b, the direction of the arm 3, the bucket 2, and the operation chamber 8 is changed. It is done.

ここで、管路49a,49b間には、管路50a,50bを介して開閉弁50が設けられている。この開閉弁50では、ばね50cが設けられているとともに、主管路44aでの圧力(走行負荷圧力)Ptと作業機用管路51での圧力(作業機負荷圧力)Pfとが印加されており、これら圧力との和(Pt+Pf)とばね50cの圧力Prとの大小関係に応じて開閉弁50で開状態と閉状態との切替えが行なわれ、掘削作業での負荷の変動に応じて油圧モータ45の回転速度が制御され、ホイルローダの前進,後進走行速度が制御される。   Here, an on-off valve 50 is provided between the pipe lines 49a and 49b via the pipe lines 50a and 50b. In the on-off valve 50, a spring 50c is provided, and a pressure (traveling load pressure) Pt in the main pipe 44a and a pressure (working machine load pressure) Pf in the working machine pipe 51 are applied. The open / close valve 50 switches between the open state and the closed state according to the magnitude relationship between the sum (Pt + Pf) of these pressures and the pressure Pr of the spring 50c, and the hydraulic motor according to the load variation during excavation work. The rotational speed of 45 is controlled, and the forward and reverse traveling speeds of the wheel loader are controlled.

かかる油圧回路の構成において、前進・後進・中立切替え電磁弁34が(A)側に切り替えられた状態にあって、走行用の可変容量油圧ポンプ41に正方向の傾転量が設定され、油圧モータ45が正回転してホイルローダ1が規定速度V0で前進走行しているときに、エンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26(図5)からのエンジン回転数アップ指令IEにより、スロットル制御用ステッピングモータ35の回転数が上昇し、図2(a)に示すように、エンジン40の回転数が上昇すると、走行用の可変容量油圧ポンプ41,チャージポンプ42及び作業機用油圧ポンプ43の回転数も上昇する。チャージポンプ42から吐出される圧油の流量は、この回転数の上昇により、増加し、絞り47の前後の油圧差も大きくなる。これにより、傾転シリンダ48でのピストン48cの状態も変化し、走行用の可変容量油圧ポンプ41での傾転量も増加する。このエンジン40の回転数の上昇と走行用の可変容量油圧ポンプ41での傾転量の上昇とにより、走行用の可変容量油圧ポンプ41から主管路44aへの圧油の吐出量が大幅に上昇し、油圧モータ45の回転数が上昇して、ホイルローダ1の前進走行速度が規定速度V0よりも大きく上昇する。 In such a hydraulic circuit configuration, when the forward / reverse / neutral switching solenoid valve 34 is switched to the (A) side, the forward displacement amount is set in the variable displacement hydraulic pump 41 for traveling, and the hydraulic pressure When the motor 45 rotates forward and the wheel loader 1 is traveling forward at the specified speed V 0 , the throttle is controlled by the engine speed increase command IE from the engine speed increase / solenoid valve control processing unit 26 (FIG. 5). When the rotational speed of the control stepping motor 35 increases and the rotational speed of the engine 40 increases as shown in FIG. 2A, the variable displacement hydraulic pump 41 for traveling, the charge pump 42, and the hydraulic pump 43 for work implements. The number of revolutions increases. The flow rate of the pressure oil discharged from the charge pump 42 increases as the rotational speed increases, and the hydraulic pressure difference before and after the throttle 47 also increases. As a result, the state of the piston 48c in the tilt cylinder 48 also changes, and the tilt amount in the variable displacement hydraulic pump 41 for travel also increases. Due to the increase in the rotational speed of the engine 40 and the increase in the tilt amount of the variable displacement hydraulic pump 41 for travel, the discharge amount of the pressure oil from the travel variable displacement hydraulic pump 41 to the main pipe 44a is significantly increased. Then, the rotational speed of the hydraulic motor 45 is increased, and the forward traveling speed of the wheel loader 1 is greatly increased from the specified speed V 0 .

この実施形態では、ホイルローダ1のかかる前進走行速度の上昇を抑圧するために、管路49a,49b間に走行傾転量制御電磁弁30と絞り54とが設けられ、エンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26(図5)からの電磁弁制御信号CVによってこの走行傾転量制御電磁弁30を制御する。 In this embodiment, in order to suppress the increase in the forward traveling speed of the wheel loader 1, the traveling tilt amount control electromagnetic valve 30 and the throttle 54 are provided between the pipe lines 49a and 49b, and the engine speed increase / electromagnetic valve is increased. The traveling tilt amount control electromagnetic valve 30 is controlled by the electromagnetic valve control signal C V from the control processing unit 26 (FIG. 5).

即ち、ホイルローダ1のバケット2の先端が掘削する土砂9の規定前方位置P3に達する前の状態では(図1(a))、走行傾転量制御電磁弁30は、図示するように、閉状態にあり、傾転シリンダ8のピストン48cは絞り47前後の差圧に応じた状態にあって、走行用の可変容量油圧ポンプ41での傾転量が、ホイルローダ1が規定速度V0で前進走行するように、設定されている。 That is, in the state before the tip of the bucket 2 of the wheel loader 1 reaches the specified forward position P 3 of the earth and sand 9 to be excavated (FIG. 1 (a)), the traveling tilt amount control solenoid valve 30 is closed as shown in the figure. in a state, the piston 48c of the tilting cylinder 8 is in a state corresponding to the differential pressure across the diaphragm 47, the tilting amount of the variable displacement hydraulic pump 41 for traveling, the forward wheel loader 1 is at a specified speed V 0 It is set to run.

しかる後、ホイルローダ1のバケット2の先端が掘削する土砂9の規定前方位置P3に達して、エンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26(図5)から電磁弁制御信号CVが供給されると、走行傾転量制御電磁弁30が開状態となり、管路49a,49b間が絞り54を介して連通する。これにより、管路49aと管路49bとの間の油圧差がこの絞り54の前後の圧力差となり、これにより、傾転シリンダ48でのピストン48cの状態が変化して、走行用の可変容量油圧ポンプ41での傾転量が変化する。 Thereafter, the tip of the bucket 2 of the wheel loader 1 reaches the specified forward position P 3 of the earth and sand 9 to be excavated, and the solenoid valve control signal C V is supplied from the engine speed increase / solenoid valve control processing unit 26 (FIG. 5). Then, the travel tilting amount control electromagnetic valve 30 is opened, and the pipes 49 a and 49 b communicate with each other via the throttle 54. As a result, the hydraulic pressure difference between the pipe line 49a and the pipe line 49b becomes a pressure difference before and after the throttle 54, whereby the state of the piston 48c in the tilting cylinder 48 changes, and the variable capacity for traveling is changed. The amount of tilt in the hydraulic pump 41 changes.

そこで、このように変化した走行用の可変容量油圧ポンプ41での傾転量が、エンジン40の上昇した指定の回転数(例えば、図2(a)での2000rpm)に対して、ホイルローダ1の前進走行速度を規定速度V0とする傾転量となるように(例えば、図2(b)での30%)、絞り54の絞り量を設定する。 Therefore, the amount of tilting of the variable displacement hydraulic pump 41 for traveling that has changed in this way is that of the wheel loader 1 with respect to the designated rotational speed (for example, 2000 rpm in FIG. The aperture amount of the aperture 54 is set so that the forward travel speed is the tilt amount with the specified speed V 0 (for example, 30% in FIG. 2B).

なお、図2(b)に示すように、バケット2が土砂9に貫入して掘削を開始する時点t3で傾転量を若干増加させる(例えば、図2(b)での50%)ためには、例えば、絞り54の絞り量を可変とし、比較器23(図5)からの指令I3に基づいてエンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26から電磁弁制御信号CVが出力されると、絞り54の絞り量が大きくなるようにする。あるいはまた、走行傾転量制御電磁弁30と絞り54とに加えて、さらに、この絞り54よりも絞り量が大きい絞りと走行傾転量制御電磁弁とを管路49a,49b間に設け、比較器23(図5)から指令I3があると、この走行傾転量制御電磁弁が開状態となって(このとき、走行傾転量制御電磁弁30は閉状態となる)、この絞りが作動するようにしてもよい。これにより、管路49a,49b間の油圧差が大きくなり、走行用の可変容量油圧ポンプ41での傾転量が、図2(b)に示すように、例えば、50%に上昇する。 Incidentally, as shown in FIG. 2 (b), the bucket 2 is slightly increased tilting amount when t 3 when starting the excavation and penetrate the soil 9 (e.g., 50% in FIG. 2 (b)) for For example, the throttle amount of the throttle 54 is variable, and the electromagnetic valve control signal C V is output from the engine speed increase / solenoid valve control processing unit 26 based on the command I 3 from the comparator 23 (FIG. 5). Then, the aperture amount of the aperture 54 is increased. Alternatively, in addition to the travel tilt amount control electromagnetic valve 30 and the throttle 54, a throttle having a larger throttle amount than the throttle 54 and a travel tilt amount control electromagnetic valve are provided between the pipe lines 49a and 49b. When there is a command I 3 from the comparator 23 (FIG. 5), the travel tilt amount control solenoid valve is opened (at this time, the travel tilt amount control solenoid valve 30 is closed). May be activated. As a result, the hydraulic pressure difference between the pipes 49a and 49b increases, and the amount of tilt in the travel variable displacement hydraulic pump 41 increases to, for example, 50% as shown in FIG.

以上のように、この第1の実施形態では、掘削動作の直前にエンジン40の回転数を上昇させても、ホイルローダ1の前進走行速度を変化させずに、ほぼ規定速度V0での前進走行を継続させることができ、バケット2が土砂9に貫入するときの衝撃を抑えることができるし、各センサの衝撃による誤検出を防止することができる。 As described above, in the first embodiment, even if the rotational speed of the engine 40 is increased immediately before the excavation operation, the forward travel at substantially the specified speed V 0 without changing the forward travel speed of the wheel loader 1. Can be suppressed, the impact when the bucket 2 penetrates the earth and sand 9 can be suppressed, and erroneous detection due to the impact of each sensor can be prevented.

図7は本発明による掘削・積込機械及び自動掘削方法の第2の実施形態を示す説明図であって、55はステレオカメラであり、前出図面に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。   FIG. 7 is an explanatory view showing a second embodiment of the excavation / loading machine and automatic excavation method according to the present invention. 55 is a stereo camera, and parts corresponding to the previous drawings are given the same reference numerals. A duplicate description is omitted.

同図において、ホイルローダ1の、例えば、操作室8の屋根には、左右2つのCCDカメラからなるステレオカメラ55が設けられており、かかるステレオカメラ55を用いて、いわゆるステレオ法により、被写体までの距離Dxを測定する。ステレオ法は、2つのカメラによって同一被写体を撮影し、夫々のカメラの撮影画面での被写体の画像のずれ量を求め、このずれ量から、三角測量の原理に基づいて、被写体までの距離を求めるものである。   In the figure, for example, on the roof of the operation room 8 of the wheel loader 1, a stereo camera 55 composed of two right and left CCD cameras is provided. Using the stereo camera 55, a so-called stereo method is used to reach the subject. The distance Dx is measured. In the stereo method, the same subject is photographed by two cameras, the amount of deviation of the subject image on the photographing screen of each camera is obtained, and the distance to the subject is obtained from the amount of deviation based on the principle of triangulation. Is.

そこで、この第2の実施形態では、ホイルローダ1を掘削対象となる土砂9の方向に向けることにより、ステレオカメラ55をこの土砂9を撮像する方向に向け、この土砂9までの距離Dxを測定する。しかる後、ホイルローダ1をこの土砂9に向かって前進走行開始させ、これとともに、このホイルローダ1が走行する距離Dを計測する。この距離Dは、ホイルローダ1の前輪6aや後輪6bの回転数や回転角をセンサで検出することにより、求める。   Therefore, in the second embodiment, by directing the wheel loader 1 in the direction of the earth and sand 9 to be excavated, the stereo camera 55 is directed in the direction of imaging the earth and sand 9 and the distance Dx to the earth and sand 9 is measured. . Thereafter, the wheel loader 1 is started to travel forward toward the earth and sand 9 and, at the same time, a distance D traveled by the wheel loader 1 is measured. The distance D is obtained by detecting the rotation speed and rotation angle of the front wheel 6a and the rear wheel 6b of the wheel loader 1 with a sensor.

ホイルローダ1が距離Dxから規定距離Dsまでの距離D=Dx−Dsを前進走行すると、このホイルローダ1のバケット2の先端が土砂9の規定前方位置P3に達することになり、エンジン回転数アップ指令が発せられて、以下、上記の第1の実施形態と同様の処理動作が行われる。 When the wheel loader 1 travels forward at a distance D = Dx−Ds from the distance Dx to the specified distance Ds, the tip of the bucket 2 of the wheel loader 1 reaches the specified forward position P 3 of the earth and sand 9 and an engine speed increase command is issued. Thereafter, the same processing operation as in the first embodiment is performed.

なお、この第2の実施形態も、先の第1の実施形態度と同様、エンジンの回転数や傾転量が図2に示されるように制御されるものとする。   In the second embodiment, as in the first embodiment, the engine speed and the amount of tilt are controlled as shown in FIG.

図8は図7に示すホイルローダ1のコントロールシステムの一具体例を示すブロック図であって、55は図7に示したステレオカメラ、56は車輪回転センサであり、図4に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。   FIG. 8 is a block diagram showing a specific example of the control system of the wheel loader 1 shown in FIG. 7, wherein 55 is a stereo camera shown in FIG. 7, 56 is a wheel rotation sensor, and a portion corresponding to FIG. The same reference numerals are assigned and duplicate descriptions are omitted.

同図において、この第2の実施形態では、図4に示す第1の実施形態でのコントロールシステムに対し、レーザ距離センサ10に代えてステレオカメラ55及び車輪回転センサ56を用いた点が異なるものである。   In this figure, the second embodiment is different from the control system in the first embodiment shown in FIG. 4 in that a stereo camera 55 and a wheel rotation sensor 56 are used instead of the laser distance sensor 10. It is.

自動運転制御コントローラ20では、まず、ステレオカメラ55で掘削対象の土砂9を認識し、そこまでの距離Dxを探索してこの土砂9の設定前方位置P3までの距離Dx−Dsが算出される掘削対象物認識処理20aが行なわれる。この距離Dx−Dsが算出されると、走行処理20bにより、ホイルローダ1の前進走行と車輪回転センサ56の検出出力によるホイルローダ1の走行距離Dの計測が行なわれる。そして、この距離計測により、ホイルローダ1のバケット2の先端が土砂9の設定前方位置P3に達したことが検知されると、以下説明を省略するが、エンジン回転数アップ指令が発せられて、先の第1の実施形態での図4に示すコントロールシステムと同様の処理動作が行なわれる。 In the automatic operation controller 20, first, the stereo camera 55 recognizes the sediment 9 to be excavated, searches for the distance Dx there, and calculates the distance Dx−Ds to the set forward position P 3 of the sediment 9. Excavation object recognition processing 20a is performed. When the distance Dx−Ds is calculated, the traveling distance 20 of the wheel loader 1 is measured by the traveling process 20 b based on the forward traveling of the wheel loader 1 and the detection output of the wheel rotation sensor 56. Then, when it is detected by this distance measurement that the tip of the bucket 2 of the wheel loader 1 has reached the set forward position P 3 of the earth and sand 9, an explanation of the engine speed increase is issued, although the explanation is omitted below. The same processing operation as in the control system shown in FIG. 4 in the first embodiment is performed.

図9は以上の動作を示すフローチャートである。なお、図3に対応するステップには同一符号をつけて重複する説明を省略する。   FIG. 9 is a flowchart showing the above operation. Note that the steps corresponding to those in FIG.

同図において、ホイルローダ1が掘削対象の土砂9の方向を向いて停止した状態で、ステレオカメラ55によってこの土砂9を撮影して認識し、ホイルローダ1のバケット2の先端の位置からこの土砂9までの距離Dxを計測する(ステップ200)。そして、この計測距離Dxと設定距離Dsとから土砂9の設定前方位置P3までの距離(=Dx−Ds)を求め、これを走行設定処理として設定し(ステップ201)、ホイルローダ1の前進走行を開始する(ステップ202)。 In the figure, in a state where the wheel loader 1 is stopped in the direction of the earth and sand 9 to be excavated, the earth and sand 9 is photographed and recognized by the stereo camera 55, and from the position of the tip of the bucket 2 of the wheel loader 1 to the earth and sand 9. Is measured (step 200). Then, a distance (= Dx−Ds) from the measured distance Dx and the set distance Ds to the set forward position P 3 of the earth and sand 9 is obtained and set as a travel setting process (step 201), and the wheel loader 1 travels forward. Is started (step 202).

なお、上記のホイルローダ1のバケット2の先端位置から土砂9の開始位置P2までの距離Dxは、ステレオカメラ55の出力で求めた距離を演算処理することにより、求めることができる。 The distance Dx from the tip position of the bucket 2 of the wheel loader 1 to the start position P 2 of the earth and sand 9 can be obtained by calculating the distance obtained from the output of the stereo camera 55.

このホイルローダ1の前進走行の開始とともに、車輪回転センサ26によってホイルローダ1の走行距離Dを順次測定し(ステップ203,204の“No”)、バケット2の先端が設定前方位置P3に達してその間に測定した走行距離Dが、
D≧Dx−Ds
となると(ステップ204の“Yes”)、ホイルローダ1でエンジンの回転数アップの指令と電磁弁制御指令とが発せられ(ステップ102)、以下、図3でのステップ103〜105と同様の処理動作が行なわれる。
The start of forward travel of the wheel loader 1, the wheel rotation sensor 26 sequentially measures the travel distance D of wheel loader 1 (step 203 and 204 "No"), between the tip of the bucket 2 has reached the set forward position P 3 The travel distance D measured in
D ≧ Dx−Ds
(Yes in step 204), the wheel loader 1 issues a command for increasing the engine speed and a solenoid valve control command (step 102), and processing operations similar to those in steps 103 to 105 in FIG. Is done.

図10は図8における自動運転制御コントローラ20の一具体例の要部を、必要なセンサや電磁弁などとともに、示すブロック構成図であって、56a〜56dは車輪回転センサ、57は走行距離算出部、58は掘削対象物間距離計測部であり、図5,図8に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。   FIG. 10 is a block diagram showing the essential part of one specific example of the automatic operation controller 20 in FIG. 8 together with necessary sensors, solenoid valves, etc., wherein 56a to 56d are wheel rotation sensors, and 57 is a travel distance calculation. Reference numeral 58 denotes a distance measuring unit between excavation objects, and parts corresponding to those in FIG. 5 and FIG.

同図において、この自動運転制御コントローラ20では、図5に示す第1の実施形態での自動運転制御コントローラ20でのレーザ距離センサ10を処理する入力処理部21の代わりに、ステレオカメラ55の出力画像を処理する掘削対象物距離計測部58と、ホイルローダ1の各前輪や各後輪の回転数や回転角を検出する車輪回転センサ56a〜56dの検出出力を処理する走行距離算出部57とが設けられており、これ以外の構成は図5に示す自動運転制御コントローラ20と同様である。   In this figure, in this automatic driving controller 20, instead of the input processing unit 21 that processes the laser distance sensor 10 in the automatic driving controller 20 in the first embodiment shown in FIG. An excavation object distance measurement unit 58 that processes an image, and a travel distance calculation unit 57 that processes detection outputs of wheel rotation sensors 56a to 56d that detect the rotation speed and rotation angle of each front wheel and each rear wheel of the wheel loader 1. The other configuration is the same as that of the automatic operation controller 20 shown in FIG.

ホイルローダ1で掘削作業のために電源が投入され、操作室8で操作がなされてホイルローダ1が掘削対象の土砂9側に向けられ、ステレオカメラ55のパン,チルトの操作がなされて撮影方向がこの土砂9の方向に向けられ、自動運転のための操作がなされると、ステレオカメラ55の2つのCCDカメラからの撮影画像が掘削対象物間距離計測部58に送られ、かかる撮影画像が処理されながらこれらCCDカメラの撮像方向の調整がなされ、土砂9までの距離Dxが計測される(図9でのステップ200)。この計測距離Dxが求まると、掘削対象物間距離計測部58は、自動走行シーケンス処理部25を起動するとともに、バケット2の先端が設定前方位置P3に達するまでの走行予定距離(=Dx−Ds)を求め、これを比較器23に設定する(図9でのステップ201)。自動走行シーケンス処理部25は、起動するとともに、エンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26を作動状態にする。 The wheel loader 1 is turned on for excavation work, the operation is performed in the operation room 8, the wheel loader 1 is directed to the earth and sand 9 to be excavated, and the panning and tilting operations of the stereo camera 55 are performed. When directed to the earth and sand 9 and an operation for automatic driving is performed, the captured images from the two CCD cameras of the stereo camera 55 are sent to the distance measuring unit 58 between the excavation objects, and the captured images are processed. However, the imaging direction of these CCD cameras is adjusted, and the distance Dx to the earth and sand 9 is measured (step 200 in FIG. 9). When this measured distance Dx is obtained, the excavation object distance measuring unit 58 activates the automatic traveling sequence processing unit 25 and at the same time the planned traveling distance (= Dx−) until the tip of the bucket 2 reaches the set forward position P 3. Ds) is obtained and set in the comparator 23 (step 201 in FIG. 9). The automatic traveling sequence processing unit 25 is activated and puts the engine speed up / solenoid valve control processing unit 26 into an operating state.

そして、ホイルローダ1は規定速度V0で前進走行を開始し(図9でのステップ202)、これとともに、車輪回転センサ56a〜56dが前輪,後輪の回転数と回転角とを測定し、その測定結果を走行距離算出部57に供給する。走行距離算出部57は車輪回転センサ56a〜56dを平均化して、時々刻々の走行距離Dを算出する(図9のステップ203)。かかる走行距離Dはホイルローダ1の前進走行とともに順次求められ、比較器23に供給される。比較器23では、走行距離算出部57から順次供給される走行距離Dが、供給される毎に、掘削対象物距離計測部28からの走行予定距離Dx−Dsと比較され(図9のステップ204の“No”)、ホイルローダ1のバケット2の先端が土砂9の設定前方位置P3に達して、
D≧Dx−Ds
になると(図9のステップ204の“Yes”)、比較器23からエンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26に指令I1が送られる(図9のステップ102)。
Then, the wheel loader 1 starts traveling forward at the specified speed V 0 (step 202 in FIG. 9), and at the same time, the wheel rotation sensors 56a to 56d measure the rotation speed and rotation angle of the front and rear wheels, The measurement result is supplied to the travel distance calculation unit 57. The travel distance calculation unit 57 averages the wheel rotation sensors 56a to 56d and calculates the travel distance D from time to time (step 203 in FIG. 9). The travel distance D is sequentially obtained along with the forward travel of the wheel loader 1 and supplied to the comparator 23. The comparator 23 compares the travel distance D sequentially supplied from the travel distance calculation unit 57 with the planned travel distance Dx−Ds from the excavation object distance measurement unit 28 every time it is supplied (step 204 in FIG. 9). of "No"), the tip of the bucket 2 of the wheel loader 1 has reached the set forward position P 3 of the soil 9,
D ≧ Dx−Ds
Then, the command I 1 is sent from the comparator 23 to the engine speed increase / solenoid valve control processing unit 26 (step 102 in FIG. 9).

これ以降の動作は、先の第1の実施形態の場合と同様である。   The subsequent operations are the same as those in the first embodiment.

また、この第2の実施形態での油圧回路も、先の第1の実施形態での図6に示す油圧回路と同様であり、説明を省略する。   The hydraulic circuit in the second embodiment is also the same as the hydraulic circuit shown in FIG. 6 in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

以上のようにして、この第2の実施形態も、先の第1の実施形態と同様の効果が得られるものである。   As described above, the second embodiment can also obtain the same effects as those of the first embodiment.

図11は本発明による掘削・積込機械及び自動掘削方法の第3の実施形態を示す説明図であって、59はGPSアンテナであり、図7に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。この第3の実施形態は、走行距離の計測にGPS(Global positioning System:全地球測位システム)を利用するものである。   FIG. 11 is an explanatory view showing a third embodiment of the excavation / loading machine and the automatic excavation method according to the present invention, 59 is a GPS antenna, and parts corresponding to those in FIG. Description to be omitted is omitted. In the third embodiment, a GPS (Global positioning System) is used for measuring the travel distance.

同図において、この第3の実施形態は、ステレオカメラ55とGPSセンサとが設けられたものであり、ホイルローダ1の、例えば、操作室8の屋根には、ステレオカメラ55と後述のGPSセンサのアンテナ(GPSアンテナ)59とが設けられている。このステレオカメラ55は、先の第2の実施形態での図7に示すステレオカメラ55と同様のものである。   In this figure, this third embodiment is provided with a stereo camera 55 and a GPS sensor. On the roof of the wheel loader 1, for example, the operation room 8, a stereo camera 55 and a GPS sensor described later are provided. An antenna (GPS antenna) 59 is provided. This stereo camera 55 is the same as the stereo camera 55 shown in FIG. 7 in the second embodiment.

この第3の実施形態では、GPSセンサによってホイルローダ1のバケット2の先端の現在位置P4の位置座標(緯度,経度)を検出するとともに、ステレオカメラ55を用いて、先の第2の実施形態のように、求めた掘削対象の土砂9の規定前方位置P3までの計測距離Dx−Dsを基に、この規定前方位置P3の位置座標を算出する。しかる後、ホイルローダ1をこの土砂9に向かって前進走行開始させ、これとともに、GPSセンサによってバケット2の先端位置P4の位置座標を計測していき、GPSセンサによってバケット2の先端位置P4が土砂9の規定前方位置P3に達したことが検出されると、エンジン回転数アップ指令が発せられて、以下、上記の第1の実施形態と同様の処理動作が行われる。 In the third embodiment, the position coordinates (latitude and longitude) of the current position P 4 at the tip of the bucket 2 of the wheel loader 1 are detected by the GPS sensor, and the stereo camera 55 is used to detect the position coordinates of the previous second embodiment. As described above, based on the measured distance Dx−Ds to the specified forward position P 3 of the earth and sand 9 to be excavated, the position coordinates of the specified forward position P 3 are calculated. After that, the wheel loader 1 is started to move forward toward the earth and sand 9 and, at the same time, the position coordinates of the tip position P 4 of the bucket 2 are measured by the GPS sensor, and the tip position P 4 of the bucket 2 is determined by the GPS sensor. When it reaches the specified forward position P 3 of the sediment 9 is detected, the engine speed up command is issued, and the same processing operation as the first embodiment described above is performed.

なお、この第2の実施形態も、先の第1の実施形態度と同様、エンジンの回転数や傾転量が図2に示されるように制御されるものとする。   In the second embodiment, as in the first embodiment, the engine speed and the amount of tilt are controlled as shown in FIG.

図12は図11に示すホイルローダ1のコントロールシステムの一具体例を示すブロック図であって、60はGPSセンサ、61は方位センサであり、図8に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。   12 is a block diagram showing a specific example of the control system of the wheel loader 1 shown in FIG. 11, wherein 60 is a GPS sensor, 61 is a direction sensor, and parts corresponding to those in FIG. Description to be omitted is omitted.

同図において、この第3の実施形態では、図8に示す第2の実施形態でのコントロールシステムに対し、車輪回転センサ56に代えてGPSセンサ60,方位センサ61を用いた点が異なるものである。   In the figure, the third embodiment is different from the control system in the second embodiment shown in FIG. 8 in that a GPS sensor 60 and a direction sensor 61 are used instead of the wheel rotation sensor 56. is there.

自動運転制御コントローラ20では、まず、ステレオカメラ55で掘削対象の土砂9を認識し、そこまでの距離Dxを探索してこの土砂9の設定前方位置P3までの距離Dx−Dsが算出され、また、GPSアンテナ59(図11)を備えたGPSセンサ60を用いてバケット2の先端の現在位置P4の位置座標が検出されるとともに、方位センサ61で検出されるホイルローダ1が向いている方位(このホイルローダ1が土砂9に向かって前進走行する方向)と算出した距離Dx−Dsを用いて土砂9の設定前方位置P3の位置座標を算出する掘削対象物認識処理20aが行なわれる。 In the automatic operation controller 20, first, the stereo camera 55 recognizes the sediment 9 to be excavated, searches for the distance Dx there, and calculates the distance Dx−Ds to the set forward position P 3 of the sediment 9. Further, the position coordinate of the current position P 4 at the tip of the bucket 2 is detected using the GPS sensor 60 provided with the GPS antenna 59 (FIG. 11), and the direction in which the wheel loader 1 detected by the direction sensor 61 is directed. drilling object recognition process 20a for calculating the position coordinates of the set front position P 3 of sediment 9 using the distance Dx-Ds and the calculated (this wheel loader 1 is the direction of forward travel towards the sediment 9) is performed.

ここで、GPSセンサ60で検出される現在位置は、GPSアンテナ59の現在の位置を表わしているが、このGPSセンサ60の検出出力を演算処理することにより、ホイルローダ1のバケット2の先端位置P4の位置座標を求めることができる。 Here, the current position detected by the GPS sensor 60 represents the current position of the GPS antenna 59. By calculating the detection output of the GPS sensor 60, the tip position P of the bucket 2 of the wheel loader 1 is calculated. The position coordinates of 4 can be obtained.

この掘削対象物認識処理20aが終了すると、走行処理20bにより、ホイルローダ1の土砂9への前進走行が開始し、これとともに、GPSセンサ60の検出出力により、この前進走行中のホイルローダ1のバケット2の先端位置P4の位置座標が順次計測される。そして、ホイルローダ1のバケット2の先端位置P4が土砂9の設定前方位置P3に達したことが検知されると、以下説明を省略するが、エンジン回転数アップ指令が発せられて、先の第1の実施形態での図4に示すコントロールシステムと同様の処理動作が行なわれる。 When this excavation object recognition process 20a is completed, the traveling process 20b starts the forward traveling of the wheel loader 1 to the earth and sand 9, and at the same time, the detection output of the GPS sensor 60 causes the bucket 2 of the wheel loader 1 that is traveling forward. The position coordinates of the tip position P 4 are sequentially measured. When it is detected that the tip position P 4 of the bucket 2 of the wheel loader 1 has reached the set forward position P 3 of the earth and sand 9, the description will be omitted below, but an engine speed increase command is issued, Processing operations similar to those of the control system shown in FIG. 4 in the first embodiment are performed.

図13は以上の動作を示すフローチャートである。なお、図3に対応するステップには同一符号をつけて重複する説明を省略する。   FIG. 13 is a flowchart showing the above operation. Note that the steps corresponding to those in FIG.

同図において、先ず、先の第2の実施形態と同様に、ホイルローダ1が掘削対象の土砂9の方向を向いて停止した状態で、ステレオカメラ55によってこの土砂9を撮影して認識し、この土砂9までの距離Dxを計測する(ステップ300)。そして、この計測距離Dxと設定距離Dsとから土砂9の設定前方位置P3までの距離Dx−Dsを求め、この距離Dx−Dsを基に、GPSセンサ60で検出されるバケット2の先端の現在位置P4の位置座標と方位センサ61で検出される方位とから、土砂9の設定前方位置P3の位置座標を求める(ステップ301)。そして、ホイルローダ1の前進走行を開始する(ステップ302)。 In the figure, first, similarly to the second embodiment, in the state where the wheel loader 1 is stopped in the direction of the earth and sand 9 to be excavated, the earth and sand 9 is photographed and recognized by the stereo camera 55. The distance Dx to the earth and sand 9 is measured (step 300). Then, a distance Dx-Ds from this measurement distance Dx and set distance Ds to set forward position P 3 of the sediment 9, based on the distance Dx-Ds, the bucket 2 detected by the GPS sensor 60 the tip of the From the position coordinates of the current position P 4 and the direction detected by the direction sensor 61, the position coordinates of the set forward position P 3 of the earth and sand 9 are obtained (step 301). Then, the wheel loader 1 starts to travel forward (step 302).

このホイルローダ1の前進走行の開始とともに、GPSセンサ60によってホイルローダ1のバケット2の先端位置P4の位置座標を順次測定し(ステップ303,304の“No”)、バケット2の先端が設定前方位置P3に達して、
4の位置座標=P3の位置座標
となると(ステップ304の“Yes”)、ホイルローダ1でエンジンの回転数アップの指令と電磁弁制御指令とが発せられ(ステップ102)、以下、図3でのステップ103〜105と同様の処理動作が行なわれる。
As the wheel loader 1 starts traveling forward, the GPS sensor 60 sequentially measures the position coordinates of the tip position P 4 of the bucket 2 of the wheel loader 1 (“No” in steps 303 and 304), and the tip of the bucket 2 is set to the set forward position. It reached the P 3,
When the position coordinate of P 4 = the position coordinate of P 3 (“Yes” in step 304), the wheel loader 1 issues a command for increasing the engine speed and a solenoid valve control command (step 102). Processing operations similar to those in steps 103 to 105 are performed.

図14は図12における自動運転制御コントローラ20の一具体例の要部を、必要なセンサや電磁弁などとともに、示すブロック構成図であって、62,63は入力処理部、64は比較演算部であり、図5,図12に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。   FIG. 14 is a block diagram showing the principal part of one specific example of the automatic operation controller 20 in FIG. 12 together with necessary sensors, solenoid valves, etc., 62 and 63 are an input processing part, and 64 is a comparison operation part. Therefore, the same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIGS.

同図において、この自動運転制御コントローラ20では、図10に示す第2の実施形態での自動運転制御コントローラ20での車輪回転センサ56a〜56dの検出出力を処理する走行距離算出部57の代わりに、GPSセンサ60の検出出力を処理する入力処理部62と方位センサ61の検出出力を処理する入力処理部62とが設けられ、また、比較部23の代わりに、掘削対象の土砂9の設定前方位置P3の位置座標を求め、GPSセンサ60の検出出力に基づくバケット2の先端位置P4の位置座標とを比較演算する比較演算部64が設けられており、これ以外の構成は図10に示す自動運転制御コントローラ20と同様である。 In this figure, in this automatic driving controller 20, instead of the travel distance calculation unit 57 that processes the detection outputs of the wheel rotation sensors 56a to 56d in the automatic driving controller 20 in the second embodiment shown in FIG. An input processing unit 62 that processes the detection output of the GPS sensor 60 and an input processing unit 62 that processes the detection output of the direction sensor 61 are provided. obtains the position coordinates of the position P 3, and the comparison operation unit 64 is provided for comparison operation and the position coordinates of the tip position P 4 of the bucket 2 based on the detection output of the GPS sensor 60, other configuration in FIG. 10 This is the same as the automatic operation controller 20 shown.

ホイルローダ1で掘削作業のために電源が投入され、操作室8で操作がなされてホイルローダ1が掘削対象の土砂9側に向けられ、ステレオカメラ55のパン,チルトの操作がなされて撮影方向がこの土砂9の方向に向けられ、自動運転のための操作がなされると、ステレオカメラ55の2つのCCDカメラからの撮影画像が掘削対象物間距離計測部58に送られる。掘削対象物間距離計測部58では、かかる撮影画像が処理されながらこれらCCDカメラの撮像方向の調整がなされ、土砂9までの距離Dxが計測され、バケット2の先端位置P4から土砂9の設定前方位置P3までの距離Dx−Dsが算出され、比較演算部64に供給される(図13でのステップ300)。 The wheel loader 1 is turned on for excavation work, the operation is performed in the operation room 8, the wheel loader 1 is directed to the earth and sand 9 to be excavated, and the panning and tilting operations of the stereo camera 55 are performed. When an operation for automatic driving is performed in the direction of the earth and sand 9, the captured images from the two CCD cameras of the stereo camera 55 are sent to the distance measurement unit 58 between the excavation objects. The distance measurement unit 58 between the excavation objects adjusts the imaging direction of these CCD cameras while processing the captured images, measures the distance Dx to the earth and sand 9, and sets the earth and sand 9 from the tip position P 4 of the bucket 2. A distance Dx−Ds to the front position P3 is calculated and supplied to the comparison calculation unit 64 (step 300 in FIG. 13).

また、GPSセンサ60の検出出力が入力処理部に供給されてホイルローダ1のバケット2の先端位置P4の位置座標が算出され、現在位置情報Pとして比較演算部64に供給されるとともに、方位センサ61の検出出力が入力処理部63に供給されて、ホイルローダ1が前進して向かう方位が求められ、方位情報Aとして比較演算部64に供給される。比較演算部64では、この現在位置情報Aによる現在のバケット2の先端位置P4の位置座標から、この方位情報Aによる方向の距離Dx−Dsでの位置座標が算出され、この位置座標が土砂9の設定前方位置P3の位置座標として保持される(図13のステップ301)。 Further, the detection output of the GPS sensor 60 is supplied to the input processing unit, the position coordinates of the tip position P 4 of the bucket 2 of the wheel loader 1 are calculated, supplied to the comparison calculation unit 64 as the current position information P, and the direction sensor The detected output 61 is supplied to the input processing unit 63, and the direction in which the wheel loader 1 moves forward is obtained and supplied to the comparison calculation unit 64 as the direction information A. The comparison operation unit 64, the current position information A current position coordinates of the tip position P 4 bucket 2 by the position coordinates in the direction of the distance Dx-Ds by the azimuth information A is calculated and the position coordinates sediment 9 is held as the position coordinate of the set forward position P 3 (step 301 in FIG. 13).

このようにして、設定前方位置P3の位置座標が求まると、掘削対象物間距離計測部58は、自動走行シーケンス処理部25を起動させる。これにより、自動走行シーケンス処理部25は、エンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26を作動状態にする。 When the position coordinates of the set forward position P 3 are obtained in this way, the excavation target distance measuring unit 58 activates the automatic travel sequence processing unit 25. Thereby, the automatic travel sequence processing unit 25 puts the engine speed up / solenoid valve control processing unit 26 into an operating state.

そして、ホイルローダ1は規定速度V0で前進走行を開始し(図13でのステップ302)、これとともに、GPSセンサ60がその検出結果を順次入力処理部63に供給し、この入力処理部63から順次現在の位置を表わす位置座標Pが比較演算部64に供給される(図13のステップ303)。比較演算部64では、かかる位置情報Pが保持されている土砂9の設定前方位置P3の位置座標と順次比較され(図13のステップ304)、
4の位置座標=P3の位置座標
になると、バケット2の先端位置P4が土砂9の設定前方位置P3に達したものと判定し(図13のステップ304の“Yes”)、比較演算部64からエンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部26に指令I1が送られる(図13のステップ102)。
Then, the wheel loader 1 starts traveling forward at the specified speed V 0 (step 302 in FIG. 13), and at the same time, the GPS sensor 60 supplies the detection results to the input processing unit 63 in sequence. The position coordinates P representing the current position are sequentially supplied to the comparison calculation unit 64 (step 303 in FIG. 13). The comparison calculation unit 64 sequentially compares the position coordinates of the set forward position P 3 of the earth and sand 9 in which the position information P is held (step 304 in FIG. 13).
When the position coordinate of P 4 = the position coordinate of P 3 , it is determined that the tip position P 4 of the bucket 2 has reached the set forward position P 3 of the earth and sand 9 (“Yes” in step 304 in FIG. 13), and a comparison operation is performed. The command I 1 is sent from the unit 64 to the engine speed increase / solenoid valve control processing unit 26 (step 102 in FIG. 13).

これ以降の動作は、先の第1,第2の実施形態の場合と同様である。なお、図13のステップ304は、GPSの誤差及び自動制御誤差を考慮して、(|P4−P3|<ΔP)としてもよい。ここで、ΔPはGPSの測定誤差及び自動制御誤差を考慮した設定値である。 Subsequent operations are the same as those in the first and second embodiments. Note that step 304 in FIG. 13 may be set to (| P 4 −P 3 | <ΔP) in consideration of the GPS error and the automatic control error. Here, ΔP is a set value in consideration of GPS measurement error and automatic control error.

また、この第3の実施形態での油圧回路も、先の第1の実施形態での図6に示す油圧回路と同様であり、説明を省略する。   The hydraulic circuit in the third embodiment is also the same as the hydraulic circuit shown in FIG. 6 in the first embodiment, and a description thereof is omitted.

以上のようにして、この第3の実施形態も、先の第1,第2の実施形態と同様の効果が得られるものである。   As described above, the third embodiment can obtain the same effects as those of the first and second embodiments.

本発明による掘削・積込機械及び自動掘削方法の第1の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows 1st Embodiment of the excavation / loading machine and automatic excavation method by this invention. 図1に示す第1の実施形態でのエンジンの回転数の変化と後輪への傾転量(駆動力伝達率)との関連を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the change of the rotation speed of the engine in 1st Embodiment shown in FIG. 1, and the inclination amount (driving force transmission factor) to a rear wheel. 図1に示す第1の実施形態での掘削が開始するまでの動作の一具体例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one specific example of operation | movement until excavation in 1st Embodiment shown in FIG. 1 starts. 図1に示すホイルローダのコントロールシステムの一具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one specific example of the control system of the wheel loader shown in FIG. 図4における自動運転制御コントローラの一具体例の要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of one specific example of the automatic driving | operation control controller in FIG. 図1におけるホイルローダ1に設けられている油圧回路の一具体例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one specific example of the hydraulic circuit provided in the wheel loader 1 in FIG. 本発明による掘削・積込機械及び自動掘削方法の第2の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows 2nd Embodiment of the excavation and loading machine by this invention, and an automatic excavation method. 図7に示すホイルローダのコントロールシステムの一具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one specific example of the control system of the wheel loader shown in FIG. 図7に示す第2の実施形態での掘削が開始するまでの動作の一具体例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one specific example of operation | movement until excavation in 2nd Embodiment shown in FIG. 7 starts. 図8における自動運転制御コントローラの一具体例の要部を、必要なセンサや電磁弁などとともに、示すブロック構成図図である。It is a block block diagram which shows the principal part of one specific example of the automatic operation control controller in FIG. 8 with a required sensor, a solenoid valve, etc. 図11は本発明による掘削・積込機械及び自動掘削方法の第3の実施形態を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory view showing a third embodiment of the excavation / loading machine and the automatic excavation method according to the present invention. 図11に示すホイルローダのコントロールシステムの一具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one specific example of the control system of the wheel loader shown in FIG. フェーズ毎の顧客配信情報の一具体例を示す図である。It is a figure which shows one specific example of the customer delivery information for every phase. 図12における自動運転制御コントローラの一具体例の要部を、必要なセンサや電磁弁などとともに、示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the principal part of one specific example of the automatic operation control controller in FIG. 12 with a required sensor, a solenoid valve, etc. 掘削・積込機械の一例としてのホイルローダの主要部位を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part of the wheel loader as an example of a digging / loading machine.

符号の説明Explanation of symbols

1 ホイルローダ
2 バケット
3 アーム
4 バケットシリンダ
5,5a,5b アームシリンダ
6a,6a1,6a2 前輪
6b,6b1,6b2 後輪
7 トランスミッション
8 操作室
9 土砂
10 レーザ距離センサ
11 レーザ光
12 アーム回転センサ
13 バケット回転センサ
14 操舵回転センサ
15,15a〜15d 圧力センサ
16 エンジン回転センサ
17 車体加速度センサ
18 車体傾斜センサ
20 自動運転制御コントローラ
20a 掘削対象物認識処理
20b 走行処理
20c 掘削処理
20d 放土位置認識処理
20e 放土処理
20f 掘削・走行切替処理
20g 自動運転シーケンス処理
21,22 入力処理部
23 比較器
24 設定値記憶メモリ
25 自動走行シーケンス処理部
26 エンジン回転数アップ/電磁弁制御処理部
27 掘削処理部
30 走行傾転量制御電磁弁
31 バケット制御電磁弁
32 アーム制御電磁弁
33 操舵制御電磁弁
34 前進・更新・中立切替電磁弁
35 スロットル制御用ステッピングモータ
36 ブレーキ制御部
38 走行機構部
39 作業機構部
40 エンジン
40a スロットル
41 走行用の可変容量油圧ポンプ
42 チャージポンプ
43 作業機用油圧ポンプ
44a,44b 主管路
45 油圧モータ
46 クロスオーバロードリリーフ弁
47 絞り
48 傾転シリンダ
48a,48b シリンダ室
48c ピストン
49a,49b 管路
50 開閉弁
50a,50b 管路
50c ばね
51 管路
52 タンク
53a,53b 操舵シリンダ
54 絞り
55 ステレオカメラ
56,56a〜56d 車輪回転センサ
57 走行距離算出部
58 掘削対象物距離計測部
59 GPSアンテナ
60 GPSセンサ
61 方位センサ
62,63 入力処理部
64 比較演算部
1 wheel loader 2 Bucket 3 arm 4 a bucket cylinder 5, 5a, 5b arm cylinder 6a, 6a 1, 6a 2 front wheels 6b, 6b 1, after 6b 2 wheel 7 Transmission 8 operating chamber 9 Sediment 10 laser distance sensor 11 laser beam 12 arm rotation Sensor 13 Bucket rotation sensor 14 Steering rotation sensor 15, 15a-15d Pressure sensor 16 Engine rotation sensor 17 Car body acceleration sensor 18 Car body tilt sensor 20 Automatic operation control controller 20a Drilling object recognition process 20b Traveling process 20c Excavation process 20d Excavation position recognition Processing 20e Excavation processing 20f Excavation / travel switching processing 20g Automatic operation sequence processing 21, 22 Input processing unit 23 Comparator 24 Setting value storage memory 25 Automatic travel sequence processing unit 26 Engine speed increase / solenoid valve control processing Section 27 Excavation processing section 30 Traveling tilt amount control solenoid valve 31 Bucket control solenoid valve 32 Arm control solenoid valve 33 Steering control solenoid valve 34 Forward / update / neutral switching solenoid valve 35 Throttle control stepping motor 36 Brake control section 38 Traveling mechanism 39 Working mechanism 40 Engine 40a Throttle 41 Traveling variable displacement hydraulic pump 42 Charge pump 43 Working machine hydraulic pump 44a, 44b Main line 45 Hydraulic motor 46 Cross overload relief valve 47 Restriction 48 Tilt cylinder 48a, 48b Cylinder Chamber 48c Piston 49a, 49b Pipe line 50 On-off valve 50a, 50b Pipe line 50c Spring 51 Pipe line 52 Tank 53a, 53b Steering cylinder 54 Aperture 55 Stereo camera 56, 56a-56d Wheel rotation sensor 57 Travel distance calculation unit 5 Drilling object distance measuring unit 59 GPS antenna 60 GPS sensor 61 azimuth sensor 62, 63 input processing unit 64 comparing unit

Claims (5)

バケットやアームからなる作業機構と前進,後進の走行を行なうための走行機構とを備え、該作業機構と該走行機構との動力源を1つのエンジンで兼用し、掘削対象物の掘削作業と積込作業を行なう掘削・積込機械であって、
掘削対象物との間の位置関係を検出する第1の手段と、
該第1の手段によって検出された該位置関係を基に、前進走行中、該掘削対象物から予め決められた距離の規定位置に達したことを検出する第2の手段と、
該第2の手段が該規定位置に達したことを検出したとき、該エンジンの回転数を上昇させる制御を行なうとともに、該エンジンから車輪への駆動力を低減させる第3の手段と
を設け、該エンジンの回転数の上昇に伴う該車輪の回転数の上昇を抑圧し、前記規定位置の通過後も、前記規定位置の通過前の走行速度とほぼ等しい走行速度で前進走行を可能に構成したことを特徴とする掘削・積込機械。
A working mechanism including a bucket and an arm and a traveling mechanism for traveling forward and backward, and a power source for the working mechanism and the traveling mechanism is shared by a single engine, and An excavation and loading machine that performs loading work,
A first means for detecting a positional relationship between the excavation object;
Based on the positional relationship detected by the first means, a second means for detecting that a predetermined position of a predetermined distance from the excavation object has been reached during forward traveling;
When the second means detects that the specified position has been reached, a control for increasing the rotational speed of the engine and a third means for reducing the driving force from the engine to the wheels are provided, An increase in the rotational speed of the wheel accompanying an increase in the rotational speed of the engine is suppressed, and the forward traveling can be performed at a traveling speed substantially equal to the traveling speed before passing through the specified position even after passing through the specified position. Excavation and loading machine characterized by that.
請求項1において、
前記第1の手段は、レーザ距離センサであって、
前記第2の手段は、該レーザ距離センサによって計測される距離と予め決められた設定値とを比較判定する手段である
ことを特徴とする掘削・積込機械。
In claim 1,
The first means is a laser distance sensor,
The excavation / loading machine is characterized in that the second means is means for comparing and determining a distance measured by the laser distance sensor and a predetermined set value.
請求項1において、
前記第1の手段は、
ステレオカメラと、
該ステレオカメラの出力を処理して前記規定位置までの距離を計測する処理手段と
からなり、
前記第2の手段は、
車輪の回転を検出して走行距離を計測する車輪回転センサと、
該車輪回転センサで計測された走行距離と該処理手段で計測された前記規定位置までの距離とを比較判定する手段と
からなることを特徴とする掘削・積込機械。
In claim 1,
The first means includes
A stereo camera,
Processing means for processing the output of the stereo camera and measuring the distance to the specified position,
The second means includes
A wheel rotation sensor that detects the rotation of the wheel and measures the travel distance;
An excavation / loading machine comprising: a means for comparing and determining a travel distance measured by the wheel rotation sensor and a distance to the specified position measured by the processing means.
請求項1において、
前記第1の手段は、
ステレオカメラと、
該ステレオカメラの出力を処理して前記規定位置までの距離を計測する第1の処理手段と
からなり、
前記第2の手段は、
GPS(Global positioning System)センサと、
該GPSセンサの検出出力と該第1の処理手段で計測された前記規定位置までの距離とを演算処理して前記規定位置の位置座標を求る第2の処理手段と、
該GPSセンサの検出出力による現在位置の位置座標と該第2の処理手段で求られた前記規定位置の位置座標とを比較判定する第3の処理手段と
からなることを特徴とする掘削・積込機械。
In claim 1,
The first means includes
A stereo camera,
First processing means for processing the output of the stereo camera and measuring the distance to the specified position,
The second means includes
GPS (Global positioning System) sensor,
Second processing means for calculating the position coordinates of the specified position by calculating the detection output of the GPS sensor and the distance to the specified position measured by the first processing means;
Excavation and product comprising: third processing means for comparing and comparing the position coordinates of the current position based on the detection output of the GPS sensor and the position coordinates of the specified position obtained by the second processing means Included machine.
掘削・積込機械による掘削対象物の自動掘削方法において、
前進走行中の該掘削・積込機械の該掘削対象物に対する位置関係を計測し、
該掘削・積込機械が該掘削対象物から予め決められた所定距離の規定位置に達したとき、該掘削・積込機械のエンジンの回転数を上昇させる制御を行なうとともに、該エンジンの回転数の上昇に伴う該掘削・積込機械の前進走行速度の上昇を抑える制御を行ない、
該掘削・積込機械が、該規定位置に達して後も、該規定位置に達する前の走行速度で走行することを特徴とする掘削・積込機械の自動掘削方法。
In an automatic excavation method of an object to be excavated by an excavation / loading machine,
Measure the positional relationship of the excavation / loading machine while traveling forward with respect to the excavation object,
When the excavation / loading machine reaches a specified position at a predetermined distance from the object to be excavated, the excavation / loading machine is controlled to increase the engine speed, and the engine speed is increased. Control to suppress an increase in the forward traveling speed of the excavation / loading machine accompanying the rise of
An automatic excavation method for an excavation / loading machine, wherein the excavation / loading machine travels at a traveling speed after reaching the specified position but before reaching the specified position.
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