JP2020114989A - 制御方法およびモータグレーダ - Google Patents
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Description
たとえば、米国特許第7874377号明細書(特許文献1)には、可変容量形モータを含むサークル駆動装置を備えたモータグレーダが開示されている。当該可変容量形モータは、ブレードが地面より上に上昇し、かつモータグレーダがブレードの動作を反転するために方向転換しているとき、高速でサークルを駆動させるために高速で動作する。また、当該可変容量形モータは、ブレードが地面に接触しているときには、サークルを駆動するために高トルクで動作し、モータグレーダのフレームに対するブレードの動作角を変更する。
荷を検出することができる。
本発明の他の局面に従うと、モータグレーダは、ブレード推進角を調整する旋回サークルに取り付けられたブレードを前輪と後輪との間に備える。モータグレーダは、ブレードにかかる負荷を検出する負荷検出装置と、旋回サークルの旋回を制御するコントローラとを備える。コントローラは、検出された負荷が予め定められた基準値よりも大きい第1の過大値の場合、第1の過大値が検出されたときのブレード推進角よりもブレード推進角が小さくなる方向に、旋回サークルを旋回させる。
れたときのブレードの位置よりもフロントフレームから離れた位置に、ブレードを移動させる。
好ましくは、モータグレーダは、旋回サークルを支持するドローバをさらに備える。センサは、歪センサまたは油圧センサであって、ドローバの前輪側の端部に取り付けられている。
ンサにより、ブレードにかかる負荷を検出できる。
図1は、本発明の一実施形態におけるモータグレーダ1の構成を概略的に示す斜視図である。図2は、モータグレーダ1の構成を概略的に示す側面図である。図1および図2に示されるように、本実施形態のモータグレーダ1は、走行輪11,12と、車体フレーム2と、キャブ3と、作業機4とを主に備えている。また、モータグレーダ1は、エンジン室6に配置されたエンジンなどの構成部品を備えている。作業機4は、ブレード42を含んでいる。モータグレーダ1は、ブレード42で整地作業、除雪作業、軽切削、材料混合などの作業を行なうことができる。
しているが、前輪および後輪の数および配置はこれに限られない。
は旋回サークル41に対して左右方向に移動可能である。
図3は、ブレード推進角を説明するための図である。図3の状態(A),(B)に示されるように、ブレード42は、旋回サークル41の旋回駆動により回転軸910を中心に回転する。なお、状態(A)は、図2のIII-III線矢視断面図に該当する。
図4は、モータグレーダ1の制御システムの構成を示す簡略図である。図4に示されるように、モータグレーダ1の制御システムは、一例として、作業機レバー118、走行レバー111と、ロックスイッチ120と、モニタ装置121と、第1油圧ポンプ131Aと、第2油圧ポンプ131Bと、斜板駆動装置132と、コントロールバルブ134と、油圧アクチュエータ135と、エンジン136と、エンジンコントローラ138と、スロットルダイヤル139と、エンジン回転センサ140と、切換バルブ143と、ポテンショメータ145と、スタータスイッチ146と、メインコントローラ150と、変速レバー117と、トランスミッションコントローラ148と、トランスミッション149とを含む。
れる。メインコントローラ150は、作業機レバー118、走行レバー111の操作方向および/または操作量に応じた操作信号(電気信号)をコントロールバルブ134に出力する。コントロールバルブ134は、当該操作信号に従って第1油圧ポンプ131Aから油圧アクチュエータ135へ供給される作動油の量を制御する。
メインコントローラ150は、エンジンコントローラ138、トランスミッションコントローラ148およびモニタ装置121等を制御する。なお、本例においては、メインコン
トローラ150と、エンジンコントローラ138と、トランスミッションコントローラ148とがそれぞれ別々の構成について説明しているが共通の1つのコントローラとすることも可能である。
図5は、ブレード42の回転制御を説明するための図である。図5に示すように、状態(A)は、ブレード42に加わる負荷(詳しくは、負荷の大きさ)が予め定められた基準値(以下、「基準値T」とも称する)よりも小さい場合を表している。以下では、このときのブレード推進角θの値をθ1とする。θ1は、オペレータによって設定された値(デフォルト値)である。θ1は、典型的には、45度〜60度の間である。以下では、0度以上θ1以下の範囲で、ブレード推進角θが自動制御される。
(1)モータグレーダ1は、検出された負荷が基準値Tよりも大きい第1の過大値の場合、第1の過大値が検出されたときのブレード推進角θよりもブレード推進角θが小さくなる方向に、旋回サークル41を旋回させる。
<E.機能的構成>
図6は、モータグレーダ1の制御システムのメインコントローラ150を説明する機能ブロック図である。
ン回転センサ140から、燃料の噴射量の情報を取得する。トルク算出部371は、エンジンコントローラ138から取得したエンジン136の回転数と、エンジンコントローラ138から取得したエンジン136の燃料噴射量とに基づいて、トルクを算出する。
減速比は、上記ギアの段数情報により決定される。機械効率およびタイヤ負荷半径は、既知の値であり、予め記憶されている。
図7は、モータグレーダ1におけるブレード推進角θの制御の典型例を説明するためのフローチャートである。具体的には、図7は、ブレード42に基準値T以上の負荷がかかったときに、ブレード推進角θのみを制御するときの処理の流れを表している。
上記においては、エンジンの出力トルクを用いてブレード42にかかる負荷を検出した。しかしながら、負荷の検出方法は、これに限定されるものではない。たとえば、モータグレーダ1の車体に取り付けられたセンサによって、ブレード42にかかる負荷を検出してもよい。以下、このようなセンサ(本発明の「負荷検出装置」の一例)を有する構成について、図8および図9に基づいて説明する。
図8は、フロントフレーム22とドローバ40との接続部分の要部拡大図である。図8に示すように、ドローバ40の前輪11側の端部に歪ゲージ420を取り付けることにより、ブレード42にかかる負荷を検出してもよい。詳しくは、ドローバ40の先端の玉軸部402に歪ゲージ420を取り付けることにより、ブレード42にかかる負荷を検出してもよい。
図9は、フロントフレーム22とドローバ40との接続部分の要部拡大図である。図9に示すように、ドローバ40の前輪11側の端部に油圧センサ430を取り付けることにより、ブレード42にかかる負荷を検出してもよい。詳しくは、ドローバ40の本体部401と玉軸部402との間に油圧センサ430を設けてもよい。
図10は、第3の変形例におけるモータグレーダ1の制御システムのメインコントローラ150を説明する機能ブロック図である。図10の機能ブロック図を図6の機能ブロック図と比較すると、図10では負荷制御選択部119が追加されている。その他については、図6と同様であるので説明は省略する。
フレーム22に近づける方向にブレード42を移動させた。しかしながら、これに限定されるものではない。
後輪、19 車軸、21 リアフレーム、22 フロントフレーム、40 ドローバ、41 旋回サークル、42 ブレード、44,45 リフトシリンダ、46 ドローバシフトシリンダ、47 ブレードシフトシリンダ、48 チルトシリンダ、49 旋回モータ、111 走行レバー、117 変速レバー、118 作業機レバー、119 負荷制御選択部、131A 第1油圧ポンプ、131B 第2油圧ポンプ、134 コントロールバルブ、136 エンジン、138 エンジンコントローラ、139 スロットルダイヤル、140 エンジン回転センサ、143 切替バルブ、148 トランスミッションコントローラ、149 トランスミッション、150 メインコントローラ、151 操作内容判定部、154 エンジン出力制御部、155 メモリ、156 コントロールバルブ制御部、157 負荷検出部、171 サークル回転センサ、361 旋回制御部、
362 高低制御部、371 トルク算出部、401 本体部、402 玉軸部、420
歪ゲージ、430 油圧センサ、910 回転軸、920 中心軸。
Claims (18)
- ブレード推進角を調整する旋回サークルに取り付けられたブレードを前輪と後輪との間に備えたモータグレーダにおける制御方法であって、
前記ブレードにかかる負荷を検出するステップと、
検出された前記負荷が予め定められた基準値よりも大きい第1の過大値の場合、前記第1の過大値が検出されたときの前記ブレード推進角よりも前記ブレード推進角が小さくなる方向に、前記旋回サークルを旋回させるステップとを備える、制御方法。 - 前記旋回サークルを旋回させることによって前記ブレード推進角が予め定められた角度まで小さくなったときに検出された前記負荷が、前記基準値よりも大きい第2の過大値の場合、前記第2の過大値が検出されたときの前記ブレードの位置よりも前記モータグレーダのフロントフレームに近い位置に、前記ブレードを移動させるステップをさらに備える、請求項1に記載の制御方法。
- 前記ブレードを前記フロントフレームに近くなる方向に移動させた後に検出された前記負荷が前記基準値よりも小さい第2の過小値の場合、前記第2の過小値が検出されたときの前記ブレードの位置よりも前記フロントフレームから離れた位置に、前記ブレードを移動させるステップをさらに備える、請求項2に記載の制御方法。
- 前記ブレード推進角を小さくする方向に前記旋回サークルを旋回させた後に検出された前記負荷が前記基準値よりも小さい第1の過小値の場合、前記第1の過小値が検出されたときの前記ブレード推進角よりも前記ブレード推進角が大きくなる方向に、前記旋回サークルを旋回させるステップをさらに備える、請求項1から3のいずれか1項に記載の制御方法。
- 前記モータグレーダのエンジンが出力しているトルクを算出するステップをさらに備え、
前記負荷を検出するステップでは、算出された前記トルクに基づいて前記負荷が検出される、請求項1から4のいずれか1項に記載の制御方法。 - 前記トルクを算出するステップでは、前記エンジンの回転数と前記エンジンの燃料噴射量とに基づいて前記トルクが算出される、請求項5に記載の制御方法。
- 前記負荷を検出するステップでは、算出された前記トルクと、前記モータグレーダのトランスミッションにおける変速ギアの段数情報とに基づいて、前記負荷が検出される、請求項5または6に記載の制御方法。
- 前記負荷を検出するステップでは、前記モータグレーダに取り付けられたセンサによって前記負荷が検出される、請求項1から4のいずれか1項に記載の制御方法。
- ブレード推進角を調整する旋回サークルに取り付けられたブレードを前輪と後輪との間に備えたモータグレーダであって、
前記ブレードにかかる負荷を検出する負荷検出装置と、
前記旋回サークルの旋回を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記検出された負荷が予め定められた基準値よりも大きい第1の過大値の場合、前記第1の過大値が検出されたときの前記ブレード推進角よりも前記ブレード推進角が小さくなる方向に、前記旋回サークルを旋回させる、モータグレーダ。 - 前記コントローラは、
前記ブレードの上下方向の移動をさらに制御し、
前記旋回サークルを旋回させることによって前記ブレード推進角が予め定められた角度まで小さくなったときに検出された前記負荷が、前記基準値よりも大きい第2の過大値の場合、前記第2の過大値が検出されたときの前記ブレードの位置よりも前記モータグレーダのフロントフレームに近い位置に、前記ブレードを移動させる、請求項9に記載のモータグレーダ。 - 前記コントローラは、前記ブレードを前記フロントフレームに近くなる方向に移動させた後に検出された前記負荷が前記基準値よりも小さい第2の過小値の場合、前第2の過小値が検出されたときの前記ブレードの位置よりも前記フロントフレームから離れた位置に、前記ブレードを移動させる、請求項10に記載のモータグレーダ。
- 前記コントローラは、前記ブレード推進角を小さくする方向に前記旋回サークルを旋回させた後に検出された前記負荷が前記基準値よりも小さい第1の過小値の場合、前記第1の過小値が検出されたときの前記ブレード推進角よりも前記ブレード推進角が大きくなる方向に、前記旋回サークルを旋回させる、請求項9から11のいずれか1項に記載のモータグレーダ。
- 前記負荷検出装置は、
前記モータグレーダのエンジンが出力しているトルクを算出し、
算出された前記トルクに基づいて前記負荷を検出する、請求項9から12のいずれか1項に記載のモータグレーダ。 - 前記負荷検出装置は、前記エンジンの回転数と前記エンジンの燃料噴射量とに基づいて、前記トルクを算出する、請求項13に記載のモータグレーダ。
- 前記負荷検出装置は、算出された前記トルクと、前記モータグレーダのトランスミッションにおける変速ギアの段数情報とに基づいて前記負荷を検出する、請求項13または14に記載のモータグレーダ。
- 前記負荷検出装置は、センサであって、
前記センサは、前記モータグレーダの車体に取り付けられている、請求項9から12のいずれか1項に記載のモータグレーダ。 - 前記旋回サークルを支持するドローバをさらに備え、
前記センサは、歪ゲージまたは油圧センサであって、前記ドローバの前記前輪側の端部に取り付けられている、請求項16に記載のモータグレーダ。 - 前記ブレードの旋回負荷制御および前記ブレードの高低負荷制御のいずれかを選択する負荷制御選択部をさらに備え、
前記コントローラは、
前記ブレードの上下方向の移動をさらに制御し、
前記検出された負荷が前記第1の過大値の場合、
前記負荷制御選択部によって前記旋回負荷制御が選択されていることを条件に、前記第1の過大値が検出されたときの前記ブレード推進角よりも前記ブレード推進角が小さくなる方向に、前記旋回サークルを旋回させ、
前記負荷制御選択部によって前記高低負荷制御が選択されているときには、前記旋回サークルを旋回させることなく、前記第1の過大値が検出されたときの前記ブレードの位置よりも前記モータグレーダのフロントフレームに近い位置に、前記ブレードを移動させる、請求項9に記載のモータグレーダ。
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