JP2022170460A - Work machine, and method for controlling work machine - Google Patents

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Abstract

To easily and appropriately adjust a pitch angle of a blade in a work machine.SOLUTION: A lift frame is supported on a vehicle body so as to be rotatable around a lift shaft. A blade is rotatably supported on the lift frame so as to be rotatable around a pitch shaft. A lift actuator is connected to the lift frame and the vehicle body, and vertically lift-operates the lift frame around the lift shaft. A pitch actuator is connected to the blade and the lift frame, and pitch-operates the blade around the pitch shaft. A sensor detects a height of the blade from a reference height determined based on the vehicle body. A controller controls the pitch actuator so as to change a pitch angle of the blade according to a height of the blade.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、作業機械、及び作業機械を制御するための方法に関する。 The present invention relates to work machines and methods for controlling work machines.

作業機械には、オペレータの操作に応じてブレードのピッチ角を調整可能なものがある。例えば、特許文献1の作業機械では、ブレードのピッチ角を調整するための操作レバーが設けられている。操作レバーにはスイッチが設けられている。スイッチがオンのときに操作レバーが右に倒されると、ブレードがピッチダンプ(前傾)するように、油圧シリンダが制御される。スイッチがオンのときに操作レバーが左に倒されると、ブレードがピッチバック(後傾)するように、油圧シリンダが制御される。 Some work machines can adjust the pitch angle of the blade according to the operation of the operator. For example, the work machine disclosed in Patent Document 1 is provided with an operation lever for adjusting the pitch angle of the blade. A switch is provided on the operating lever. When the switch is on and the operating lever is pushed to the right, the hydraulic cylinder is controlled so that the blade pitch dumps (tilts forward). When the switch is on and the operating lever is pushed to the left, the hydraulic cylinder is controlled so that the blade pitches back (rearward tilt).

特開平7―252859号公報JP-A-7-252859

ブレードのピッチ角は、掘削、或いは整地などの作業性に影響を与える。しかし、ブレードのピッチ角は、作業内容に応じて、適切な角度が異なる。例えば、ピッチ角が大きい、すなわちブレードが前傾しているときには、整地性は良好である一方、掘削抵抗が大きく、掘削性が低い。ピッチ角が小さい、すなわちブレードが後傾しているときには、掘削抵抗が小さく、掘削性が良好である一方、ブレードの後方への土こぼれが多く、整地性が低い。 The pitch angle of the blade affects workability such as excavation or leveling. However, the pitch angle of the blade differs depending on the type of work. For example, when the pitch angle is large, that is, when the blade is tilted forward, ground leveling is good, but digging resistance is high and digging is poor. When the pitch angle is small, that is, when the blade is tilted backward, the excavation resistance is small and the excavation performance is good.

そのため、熟練したオペレータであっても、手動で適切なピッチ角を正確に選定することは容易ではない。本開示の目的は、作業機械において、ブレードのピッチ角を容易、且つ、適切に調整可能とすることにある。 Therefore, it is not easy for even a skilled operator to manually select an appropriate pitch angle accurately. An object of the present disclosure is to enable easy and appropriate adjustment of the pitch angle of blades in a work machine.

本開示の第1態様に係る作業機械は、車体と、リフトフレームと、ブレードと、リフトアクチュエータと、ピッチアクチュエータと、センサと、コントローラとを備える。リフトフレームは、車体に対してリフト軸回りに回動可能に支持される。ブレードは、リフトフレームに対してピッチ軸回りに回動可能に支持される。リフトアクチュエータは、リフトフレームと車体とに接続され、リフトフレームをリフト軸回りに上下にリフト動作させる。ピッチアクチュエータは、ブレードとリフトフレームとに接続され、ブレードをピッチ軸回りにピッチ動作させる。センサは、車体に基づいて定められる基準高さからのブレードの高さを検出する。コントローラは、ブレードの高さに応じて、ブレードのピッチ角を変更するようにピッチアクチュエータを制御する。 A work machine according to a first aspect of the present disclosure includes a vehicle body, a lift frame, a blade, a lift actuator, a pitch actuator, a sensor, and a controller. The lift frame is supported rotatably around the lift shaft with respect to the vehicle body. The blade is rotatably supported about the pitch axis with respect to the lift frame. The lift actuator is connected to the lift frame and the vehicle body, and lifts the lift frame up and down around the lift axis. A pitch actuator is connected to the blade and the lift frame for pitching the blade about the pitch axis. A sensor detects the height of the blade from a reference height determined based on the vehicle body. The controller controls the pitch actuator to change the pitch angle of the blade according to the height of the blade.

本開示の第2態様に係る方法は、作業機械を制御するための方法である。作業機械は、車体と、リフトフレームと、ブレードと、リフトアクチュエータと、ピッチアクチュエータとを備える。リフトフレームは、車体に対してリフト軸回りに回動可能に支持される。ブレードは、リフトフレームに対してピッチ軸回りに回動可能に支持される。リフトアクチュエータは、リフトフレームと車体とに接続され、リフトフレームをリフト軸回りに上下にリフト動作させる。ピッチアクチュエータは、ブレードとリフトフレームとに接続され、ブレードをピッチ軸回りにピッチ動作させる。当該方法は、車体に基づいて定められる基準高さからのブレードの高さを検出することと、ブレードの高さに応じて、ブレードのピッチ角を変更するようにピッチアクチュエータを制御すること、を備える。 A method according to a second aspect of the present disclosure is a method for controlling a work machine. A work machine includes a vehicle body, a lift frame, a blade, a lift actuator, and a pitch actuator. The lift frame is supported rotatably around the lift shaft with respect to the vehicle body. The blade is rotatably supported about the pitch axis with respect to the lift frame. The lift actuator is connected to the lift frame and the vehicle body, and lifts the lift frame up and down around the lift axis. A pitch actuator is connected to the blade and the lift frame for pitching the blade about the pitch axis. The method includes detecting the height of the blade from a reference height determined based on the vehicle body, and controlling a pitch actuator to change the pitch angle of the blade according to the height of the blade. Prepare.

本開示によれば、ブレードの高さに応じて、ブレードのピッチ角を変更するようにピッチアクチュエータが自動的に制御される。それにより、作業機械において、ブレードのピッチ角を、容易、且つ、適切に調整することができる。 According to the present disclosure, the pitch actuator is automatically controlled to change the pitch angle of the blade depending on the height of the blade. Thereby, the pitch angle of the blade can be easily and appropriately adjusted in the work machine.

実施形態に係る作業機械を示す側面図である。It is a side view showing a working machine according to an embodiment. 作業機械の駆動系と制御システムとの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a drive system and a control system of a working machine; FIG. 基準高さからのブレードの高さを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the height of the blade from the reference height; ブレードのピッチ角を示す図である。It is a figure which shows the pitch angle of a blade. ピッチ角データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of pitch angle data. ブレードの高さが基準高さ以上であるときのブレードのピッチ動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the pitch motion of the blade when the height of the blade is equal to or greater than the reference height; ブレードの高さが基準高さ以下であるときのブレードのピッチ動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the pitch motion of the blade when the height of the blade is below the reference height;

以下、実施形態に係る作業機械について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る作業機械1を示す側面図である。本実施形態に係る作業機械1は、ブルドーザである。作業機械1は、車体11と作業機12とを備えている。 Hereinafter, working machines according to embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a work machine 1 according to the embodiment. A working machine 1 according to this embodiment is a bulldozer. The working machine 1 includes a vehicle body 11 and a working machine 12 .

車体11は、運転室13と、エンジン室14と、走行装置15とを含む。運転室13には、図示しない運転席が配置されている。エンジン室14は、運転室13の前方に配置されている。走行装置15は、車体11の下部に設けられている。走行装置15は、左右一対の履帯16を含む。なお、図1では、左側の履帯16のみが図示されている。履帯16が回転することによって、作業機械1が走行する。 The vehicle body 11 includes an operator's cab 13 , an engine room 14 , and a travel device 15 . A driver's seat (not shown) is arranged in the driver's cab 13 . The engine room 14 is arranged in front of the operator's room 13 . The travel device 15 is provided under the vehicle body 11 . Traveling device 15 includes a pair of left and right crawler belts 16 . Note that FIG. 1 shows only the left crawler belt 16 . The work machine 1 travels as the crawler belt 16 rotates.

作業機12は、車体11に取り付けられている。作業機12は、リフトフレーム17と、ブレード18と、リフトアクチュエータ19と、ピッチアクチュエータ20とを有する。リフトフレーム17は、車体11に対してリフト軸X1回りに回動可能に支持される。リフト軸X1は、車体11の横方向に延びている。リフトフレーム17は、リフト軸X1回りに回動することで、上下にリフト動作する。 The working machine 12 is attached to the vehicle body 11 . The work implement 12 has a lift frame 17 , a blade 18 , a lift actuator 19 and a pitch actuator 20 . The lift frame 17 is rotatably supported with respect to the vehicle body 11 about the lift axis X1. The lift axis X1 extends in the lateral direction of the vehicle body 11. As shown in FIG. The lift frame 17 lifts up and down by rotating around the lift axis X1.

ブレード18は、車体11の前方に配置されている。ブレード18は、リフトフレーム17に対してピッチ軸X2回りに回動可能に支持される。ピッチ軸X2は、車体11の横方向に延びている。ブレード18は、ピッチ軸X2回りに回動することで、前後にピッチ動作する。ブレード18は、リフトフレーム17の上下動に伴って上下に移動する。 The blade 18 is arranged in front of the vehicle body 11 . The blade 18 is rotatably supported on the lift frame 17 about the pitch axis X2. The pitch axis X2 extends in the lateral direction of the vehicle body 11. As shown in FIG. The blade 18 pitches back and forth by rotating around the pitch axis X2. The blade 18 moves up and down as the lift frame 17 moves up and down.

リフトアクチュエータ19は、車体11とリフトフレーム17とに連結されている。リフトアクチュエータ19は、油圧シリンダである。リフトアクチュエータ19が伸縮することによって、リフトフレーム17は、上下にリフト動作する。リフトアクチュエータ19が縮むことによって、ブレード18が上昇する。リフトアクチュエータ19が延びることによって、ブレード18が下降する。 A lift actuator 19 is connected to the vehicle body 11 and the lift frame 17 . Lift actuator 19 is a hydraulic cylinder. As the lift actuator 19 expands and contracts, the lift frame 17 lifts up and down. The retraction of the lift actuator 19 raises the blade 18 . Extending the lift actuator 19 lowers the blade 18 .

ピッチアクチュエータ20は、リフトフレーム17とブレード18とに連結されている。ピッチアクチュエータ20は、油圧シリンダである。ピッチアクチュエータ20が伸縮することによって、ブレード18は、前後にピッチ動作する。ブレード18の一部、例えば上端が、前後に動作することで、ブレード18がピッチ軸X2回りにピッチ動作する。ピッチアクチュエータ20が伸びることによって、ブレード18は前傾する。ピッチアクチュエータ20が縮むことによって、ブレード18は後傾する。 Pitch actuator 20 is connected to lift frame 17 and blade 18 . Pitch actuator 20 is a hydraulic cylinder. The extension and contraction of the pitch actuator 20 causes the blade 18 to pitch forward and backward. A portion of the blade 18, for example, the upper end, moves back and forth, causing the blade 18 to pitch around the pitch axis X2. Extension of the pitch actuator 20 causes the blade 18 to tilt forward. The retraction of the pitch actuator 20 causes the blade 18 to tilt back.

図2は、作業機械1の駆動系2と制御システム3との構成を示すブロック図である。図2に示すように、駆動系2は、エンジン22と、油圧ポンプ23と、動力伝達装置24と、を備えている。油圧ポンプ23は、エンジン22によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ23から吐出された作動油は、リフトアクチュエータ19とピッチアクチュエータ20とに供給される。なお、図2では、1つの油圧ポンプが図示されているが、複数の油圧ポンプが設けられてもよい。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive system 2 and control system 3 of the work machine 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 2 , the drive system 2 includes an engine 22 , a hydraulic pump 23 and a power transmission device 24 . The hydraulic pump 23 is driven by the engine 22 and discharges hydraulic oil. Hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 23 is supplied to the lift actuator 19 and the pitch actuator 20 . Although one hydraulic pump is illustrated in FIG. 2, a plurality of hydraulic pumps may be provided.

動力伝達装置24は、エンジン22の駆動力を走行装置15に伝達する。動力伝達装置24は、例えば、HST(Hydro Static Transmission)であってもよい。或いは、動力伝達装置24は、例えば、トルクコンバータ、或いは複数の変速ギアを有するトランスミッションであってもよい。 The power transmission device 24 transmits the driving force of the engine 22 to the travel device 15 . The power transmission device 24 may be, for example, an HST (Hydro Static Transmission). Alternatively, the power transmission device 24 may be, for example, a torque converter or a transmission with multiple gears.

制御システム3は、コントローラ26と制御弁27とを備える。コントローラ26は、取得したデータに基づいて作業機械1を制御するようにプログラムされている。コントローラ26は、記憶装置28とプロセッサ29とを含む。プロセッサ29は、例えばCPUを含む。記憶装置28は、例えばメモリと補助記憶装置とを含む。記憶装置28は、例えば、RAM、或いはROMなどであってもよい。記憶装置28は、半導体メモリ、或いはハードディスクなどであってもよい。記憶装置28は、非一時的な(non-transitory)コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置28は、プロセッサ29によって実行可能であり作業機械1を制御するためのコンピュータ指令を記録している。 The control system 3 comprises a controller 26 and a control valve 27 . Controller 26 is programmed to control work machine 1 based on the acquired data. Controller 26 includes storage device 28 and processor 29 . Processor 29 includes, for example, a CPU. Storage device 28 includes, for example, a memory and an auxiliary storage device. The storage device 28 may be, for example, RAM or ROM. The storage device 28 may be a semiconductor memory, hard disk, or the like. Storage device 28 is an example of a non-transitory computer-readable recording medium. Storage device 28 stores computer instructions executable by processor 29 to control work machine 1 .

制御弁27は、比例制御弁であり、コントローラ26からの指令信号によって制御される。制御弁27は、リフトアクチュエータ19及びピッチアクチュエータ20などの油圧アクチュエータと、油圧ポンプ23との間に配置される。制御弁27は、油圧ポンプ23からリフトアクチュエータ19に供給される作動油の流量を制御する。制御弁27は、油圧ポンプ23からピッチアクチュエータ20に供給される作動油の流量を制御する。なお、制御弁27は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁27は、電磁比例制御弁であってもよい。 Control valve 27 is a proportional control valve and is controlled by a command signal from controller 26 . Control valve 27 is positioned between hydraulic actuators, such as lift actuator 19 and pitch actuator 20 , and hydraulic pump 23 . The control valve 27 controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 23 to the lift actuator 19 . The control valve 27 controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 23 to the pitch actuator 20 . Note that the control valve 27 may be a pressure proportional control valve. Alternatively, the control valve 27 may be an electromagnetic proportional control valve.

制御システム3は、操作装置31と入力装置32とを備えている。操作装置31は、例えばレバーを含む。或いは、操作装置31は、ペダル、或いはスイッチを含んでもよい。オペレータは、操作装置31を用いて、作業機械1の走行と、作業機12の動作とを手動で操作することができる。操作装置31は、操作装置31の操作を示す操作信号を出力する。コントローラ26は、操作装置31から操作信号を受信する。 The control system 3 includes an operating device 31 and an input device 32 . The operating device 31 includes, for example, a lever. Alternatively, the operating device 31 may include pedals or switches. An operator can use the operation device 31 to manually operate the travel of the work machine 1 and the operation of the work machine 12 . The operation device 31 outputs an operation signal indicating the operation of the operation device 31 . The controller 26 receives operation signals from the operation device 31 .

操作装置31は、ブレード18のリフト動作を操作可能である。詳細には、操作装置31は、ブレード18の上げ操作と下げ操作との操作が可能である。オペレータが操作装置31に対して上げ操作を行うと、コントローラ26は、ブレード18が上昇するように、リフトアクチュエータ19を制御する。オペレータが操作装置31に対して下げ操作を行うと、コントローラ26は、ブレード18が下降するように、リフトアクチュエータ19を制御する。 The operating device 31 can operate the lift operation of the blade 18 . Specifically, the operating device 31 can operate the blade 18 to raise and lower it. When the operator performs a lifting operation on the operating device 31, the controller 26 controls the lift actuator 19 so that the blade 18 is lifted. When the operator performs a lowering operation on the operating device 31, the controller 26 controls the lift actuator 19 so that the blade 18 is lowered.

操作装置31は、ブレード18のピッチ動作を操作可能である。詳細には、操作装置31は、ブレード18の前傾操作と後傾操作との操作が可能である。オペレータが操作装置31に対して前傾操作を行うと、コントローラ26は、ブレード18が前傾するように、ピッチアクチュエータ20を制御する。オペレータが操作装置31に対して後傾操作を行うと、コントローラ26は、ブレード18が後傾するように、ピッチアクチュエータ20を制御する。 The operating device 31 can operate the pitch motion of the blade 18 . Specifically, the operating device 31 can operate the blade 18 to tilt forward and backward. When the operator tilts the operation device 31 forward, the controller 26 controls the pitch actuator 20 so that the blade 18 tilts forward. When the operator tilts the operation device 31 backward, the controller 26 controls the pitch actuator 20 so that the blade 18 tilts backward.

なお、操作装置31は、油圧パイロット式の装置であってもよい。例えば、操作装置31は、操作装置31の操作に応じたパイロット油圧を出力してもよい。操作装置31からのパイロット油圧によって制御弁27が制御されることで、リフトアクチュエータ19、或いはピッチアクチュエータ20が制御されてもよい。コントローラ26は、パイロット油圧を示す信号を、操作信号として受信してもよい。 Note that the operating device 31 may be a hydraulic pilot type device. For example, the operating device 31 may output pilot hydraulic pressure according to the operation of the operating device 31 . The lift actuator 19 or the pitch actuator 20 may be controlled by controlling the control valve 27 with the pilot hydraulic pressure from the operating device 31 . The controller 26 may receive a signal indicating the pilot oil pressure as the operation signal.

入力装置32は、例えばタッチパネルを含む。ただし、入力装置32は、スイッチなどの他の装置を含んでもよい。オペレータは、操作装置31を用いて、コントローラ26によるブレード18のピッチ角の制御モードの設定を行うことができる。ブレード18のピッチ角の制御モードについては、後に詳細に説明する。 The input device 32 includes, for example, a touch panel. However, input device 32 may include other devices such as switches. The operator can use the operation device 31 to set the control mode of the pitch angle of the blade 18 by the controller 26 . A control mode for the pitch angle of the blades 18 will be described later in detail.

制御システム3は、ブレード18の高さを検出するセンサ33を備えている。センサ33は、車体センサ34と、フレームセンサ35と、ブレードセンサ36とを含む。車体センサ34は、車体11に取り付けられている。車体センサ34は、車体11の姿勢を検出する。フレームセンサ35は、リフトフレーム17に取り付けられている。フレームセンサ35は、リフトフレーム17の姿勢を検出する。ブレードセンサ36は、ブレード18に取り付けられている。ブレードセンサ36は、ブレード18の姿勢を検出する。 The control system 3 has a sensor 33 that detects the height of the blade 18 . Sensors 33 include vehicle body sensors 34 , frame sensors 35 and blade sensors 36 . The vehicle body sensor 34 is attached to the vehicle body 11 . The vehicle body sensor 34 detects the attitude of the vehicle body 11 . A frame sensor 35 is attached to the lift frame 17 . A frame sensor 35 detects the posture of the lift frame 17 . A blade sensor 36 is attached to the blade 18 . A blade sensor 36 detects the attitude of the blade 18 .

車体センサ34と、フレームセンサ35と、ブレードセンサ36とは、それぞれIMU(慣性計測装置、Inertial Measurement Unit)である。ただし、フレームセンサ35とブレードセンサ36とは、IMUに限らず、角度センサ、或いはシリンダのストロークセンサなどの他のセンサであってもよい。 The vehicle body sensor 34, the frame sensor 35, and the blade sensor 36 are each an IMU (Inertial Measurement Unit). However, the frame sensor 35 and the blade sensor 36 are not limited to the IMU, and may be other sensors such as an angle sensor or a cylinder stroke sensor.

車体センサ34は、水平に対する車体11の前後方向の角度(車体ピッチ角)を検出する。フレームセンサ35は、リフトフレーム17の回転角度を検出する。ブレードセンサ36は、ブレード18のピッチ角を検出する。車体センサ34と、フレームセンサ35と、ブレードセンサ36とは、それぞれ検出した角度を示す検出信号を出力する。 The vehicle body sensor 34 detects an angle (vehicle pitch angle) of the vehicle body 11 in the front-rear direction with respect to the horizontal. A frame sensor 35 detects the rotation angle of the lift frame 17 . A blade sensor 36 detects the pitch angle of the blade 18 . The vehicle body sensor 34, the frame sensor 35, and the blade sensor 36 each output a detection signal indicating the detected angle.

コントローラ26は、車体センサ34と、フレームセンサ35と、ブレードセンサ36とから検出信号を受信する。コントローラ26は、検出信号に基づいて、車体11に基づいて定められる基準高さH0からのブレード18の高さを算出する。図3に示すように、基準高さH0は、履帯16の接地面G1の高さである。ブレード18の高さは、接地面G1からのブレード18の刃先P0の高さである。 Controller 26 receives detection signals from vehicle body sensor 34 , frame sensor 35 and blade sensor 36 . The controller 26 calculates the height of the blade 18 from the reference height H0 determined based on the vehicle body 11 based on the detection signal. As shown in FIG. 3, the reference height H0 is the height of the ground contact surface G1 of the crawler belt 16. As shown in FIG. The height of the blade 18 is the height of the cutting edge P0 of the blade 18 from the ground plane G1.

コントローラ26は、車体11と、リフトフレーム17と、ブレード18との寸法及び位置関係を示す機械寸法データを記憶している。コントローラ26は、車体センサ34とフレームセンサ35とブレードセンサ36とによって検出された角度と、機械寸法データとに基づいて、基準高さH0からのブレード18の高さを算出する。 The controller 26 stores machine dimension data indicating dimensions and positional relationships among the vehicle body 11 , the lift frame 17 and the blades 18 . The controller 26 calculates the height of the blade 18 from the reference height H0 based on the angles detected by the vehicle body sensor 34, the frame sensor 35, and the blade sensor 36, and the machine dimension data.

図3に示すように、ブレード18の刃先P0が履帯16の接地面G1上に置かれた状態では、ブレード18の高さは0である。ブレード18の刃先P0が履帯16の接地面G1より上方に位置しているときには、ブレード18の高さは正の値となる。ブレード18の刃先P0が履帯16の接地面G1より下方に位置しているときには、ブレード18の高さは負の値となる。なお、図3において、P1は、ブレード18の刃先P0の最高位置を示している。P2は、ブレード18の刃先P0の最低位置を示している。作業機械1は、最高位置P1と最低位置P2との間で、ブレード18をリフト動作させることができる。 As shown in FIG. 3, the height of the blade 18 is zero when the cutting edge P0 of the blade 18 is placed on the ground contact surface G1 of the crawler belt 16. As shown in FIG. When the cutting edge P0 of the blade 18 is positioned above the ground contact surface G1 of the crawler belt 16, the height of the blade 18 is a positive value. When the cutting edge P0 of the blade 18 is positioned below the ground contact surface G1 of the crawler belt 16, the height of the blade 18 has a negative value. 3, P1 indicates the highest position of the cutting edge P0 of the blade 18. As shown in FIG. P2 indicates the lowest position of the cutting edge P0 of the blade 18 . The work machine 1 can lift the blade 18 between the highest position P1 and the lowest position P2.

次に、ブレード18のピッチ角の制御モードについて説明する。ブレード18のピッチ角の制御モードは、自動モードと手動モードとを含む。コントローラ26は、入力装置32の操作に応じて、自動モードと手動モードとを切り替える。オペレータは、入力装置32を操作することで、自動モードと手動モードとを選択することができる。 Next, the control mode of the pitch angle of the blades 18 will be explained. The blade 18 pitch angle control mode includes an automatic mode and a manual mode. The controller 26 switches between automatic mode and manual mode according to the operation of the input device 32 . The operator can select between the automatic mode and the manual mode by operating the input device 32 .

自動モードでは、コントローラ26は、基準高さH0からのブレード18の高さに応じて、ブレード18のピッチ角を変更するようにピッチアクチュエータ20を制御する。図4A~図4Cは、ブレード18のピッチ角を示す図である。図4A~図4Cに示すように、ブレード18のピッチ角θ1-θ3は、ブレード18の刃先P0と履帯16の接地面G1との間のなす角である。図4Bは、標準状態のブレード18のピッチ角θ2を示している。図4Aは、標準状態よりも前傾したブレード18のピッチ角θ1を示している。図4Cは、標準状態よりも後傾したブレード18のピッチ角θ3を示している。ブレード18が前傾するほどピッチ角は大きくなる。ブレード18が後傾するほどピッチ角は小さくなる。すなわち、θ1>θ2>θ3である。 In automatic mode, the controller 26 controls the pitch actuator 20 to change the pitch angle of the blade 18 according to the height of the blade 18 from the reference height H0. 4A-4C are diagrams showing the pitch angles of the blades 18. FIG. As shown in FIGS. 4A to 4C, the pitch angle θ1-θ3 of the blade 18 is the angle between the cutting edge P0 of the blade 18 and the ground plane G1 of the crawler belt 16. As shown in FIGS. FIG. 4B shows the pitch angle θ2 of the blade 18 in the standard state. FIG. 4A shows the pitch angle θ1 of the blade 18 tilted forward from the standard state. FIG. 4C shows the pitch angle θ3 of the blade 18 tilted more backward than the standard state. The pitch angle increases as the blade 18 tilts forward. The pitch angle decreases as the blade 18 tilts backward. That is, θ1>θ2>θ3.

コントローラ26は、ピッチ角データを記憶している。ピッチ角データは、ブレード18の高さとブレード18の目標ピッチ角との関係を規定する。ピッチ角データは、例えばマップの形式でコントローラ26に保存されている。ただし、ピッチ角データは、マップに限らず、数式など他の形式でコントローラ26に保存されてもよい。 The controller 26 stores pitch angle data. The pitch angle data defines the relationship between the height of the blades 18 and the target pitch angle of the blades 18 . The pitch angle data is stored in the controller 26 in the form of a map, for example. However, the pitch angle data may be stored in the controller 26 in other formats such as formulas, not limited to maps.

コントローラ26は、ピッチ角データを参照して、ブレード18の高さから目標ピッチ角を決定する。コントローラ26は、ブレード18のピッチ角が目標ピッチ角となるように、ピッチアクチュエータ20を制御する。図5は、ピッチ角データの一例を示す図である。図5において実線は、本実施形態におけるピッチ角データの一例を示している。 The controller 26 refers to the pitch angle data and determines the target pitch angle from the height of the blades 18 . The controller 26 controls the pitch actuator 20 so that the pitch angle of the blade 18 becomes the target pitch angle. FIG. 5 is a diagram showing an example of pitch angle data. The solid line in FIG. 5 indicates an example of pitch angle data in this embodiment.

図5において二点鎖線は、ピッチ角の制御モードが行われない場合のピッチ角の変化を示している。すなわち、図5において二点鎖線は、ブレード18のピッチ動作が固定されているときのピッチ角(以下、非制御時のピッチ角と呼ぶ)の変化を示している。ピッチ動作が固定されているときには、図5の二点鎖線で示すように、最大値Hmaxと最小値Hminとの間でのブレード18の高さの変化に比例して、ピッチ角が変化する。この非制御時のピッチ角の変化は、リフト軸X1回りにリフトフレーム17が回動することによるピッチ角の変化を示している。非制御時には、ブレード18の高さの増大に対して、一定の比率で、ピッチ角が減少する。 In FIG. 5, the chain double-dashed line indicates changes in the pitch angle when the pitch angle control mode is not performed. That is, the chain double-dashed line in FIG. 5 indicates changes in the pitch angle when the pitch motion of the blade 18 is fixed (hereinafter referred to as the uncontrolled pitch angle). When the pitch motion is fixed, the pitch angle changes in proportion to the change in the height of the blade 18 between the maximum value Hmax and the minimum value Hmin, as indicated by the two-dot chain line in FIG. The change in pitch angle during non-control indicates the change in pitch angle due to the rotation of the lift frame 17 about the lift axis X1. When uncontrolled, the pitch angle decreases at a constant rate as the height of the blades 18 increases.

一方、本実施形態における自動モードでのピッチ角データは、0より大きいブレード18の高さに対して、非制御時よりも大きな目標ピッチ角を規定している。従って、図6に示すように、コントローラ26は、ブレード18が基準高さH0よりも上方に位置するときには、非制御時よりも、ブレード18を前傾させるように、ピッチアクチュエータ20を制御する。なお、図6において二点鎖線は、非制御時のブレード18の姿勢を示している。 On the other hand, the pitch angle data in the automatic mode in this embodiment defines a target pitch angle larger than that in the non-controlled state for a blade 18 height greater than zero. Therefore, as shown in FIG. 6, the controller 26 controls the pitch actuator 20 to tilt the blade 18 forward more than when the blade 18 is not controlled when the blade 18 is positioned above the reference height H0. In FIG. 6, the two-dot chain line indicates the posture of the blade 18 when not controlled.

また、図5に示すように、ブレード18の高さが第1範囲(0-H1)でのピッチ角データの傾きの絶対値は、非制御時よりも大きい。第1範囲(0-H1)は、ブレード18の高さが0からH1までの範囲である。H1は、0とHmaxとの間の値である。ブレード18の高さが第2範囲(H1-Hmax)でのピッチ角データの傾きの絶対値は、非制御時と同じである。第2範囲は、ブレード18の高さがH1からHmaxまでの範囲である。 Further, as shown in FIG. 5, the absolute value of the inclination of the pitch angle data when the height of the blade 18 is in the first range (0-H1) is larger than when not controlled. The first range (0-H1) is the range of blade 18 heights from 0 to H1. H1 is a value between 0 and Hmax. The absolute value of the inclination of the pitch angle data when the height of the blade 18 is in the second range (H1-Hmax) is the same as when not controlled. The second range is the height of the blade 18 from H1 to Hmax.

コントローラ26は、ブレード18の高さが第1範囲(0-H1)内であるときには、ブレード18の高さの増大に応じて、ブレード18を前傾させる方向にブレード18のピッチ角を変更する。コントローラ26は、ブレード18の高さが第2範囲(H1-Hmax)内であるときには、ピッチアクチュエータ20によるブレード18のピッチ動作を固定する。 When the height of the blade 18 is within the first range (0-H1), the controller 26 changes the pitch angle of the blade 18 in the direction of tilting the blade 18 forward according to the increase in the height of the blade 18. . Controller 26 fixes the pitch motion of blade 18 by pitch actuator 20 when the height of blade 18 is within the second range (H1-Hmax).

本実施形態における自動モードでのピッチ角データでは、0より小さいブレード18の高さに対して、非制御時よりも小さな目標ピッチ角を規定している。従って、図7に示すように、コントローラ26は、ブレード18が基準高さH0よりも下方に位置するときには、非制御時よりも、ブレード18を後傾させるように、ピッチアクチュエータ20を制御する。なお、図7において二点鎖線は、非制御時のブレード18の姿勢を示している。 The pitch angle data in the automatic mode in this embodiment defines a target pitch angle that is smaller than that in the non-controlled state with respect to the height of the blade 18 that is smaller than zero. Therefore, as shown in FIG. 7, the controller 26 controls the pitch actuator 20 so that the blade 18 is tilted more backward than when not controlled when the blade 18 is positioned below the reference height H0. In FIG. 7, the two-dot chain line indicates the posture of the blade 18 when not controlled.

また、図5に示すように、ブレード18の高さが第3範囲(0-H2)内では、ピッチ角は、ブレード18の高さの減少に応じて減少する。第3範囲(0-H2)は、ブレード18の高さが0からH2までの範囲である。H2は、0とHminとの間の値である。ブレード18の高さが第4範囲(H2-Hmin)でのピッチ角データの傾きの絶対値は、非制御時と同じである。第4範囲(H2-Hmin)は、ブレード18の高さがH2からHminまでの範囲である。 Also, as shown in FIG. 5, when the height of the blade 18 is within the third range (0-H2), the pitch angle decreases as the height of the blade 18 decreases. The third range (0-H2) is the range of blade 18 heights from 0 to H2. H2 is a value between 0 and Hmin. The absolute value of the inclination of the pitch angle data when the height of the blade 18 is in the fourth range (H2-Hmin) is the same as when not controlled. The fourth range (H2-Hmin) is the range from H2 to Hmin for the height of the blade 18 .

コントローラ26は、ブレード18の高さが第3範囲(0-H2)内であるときには、ブレード18の高さの減少に応じて、ブレード18を後傾させる方向にブレード18のピッチ角を変更する。コントローラ26は、ブレード18の高さが第4範囲(H2-Hmin)内であるときには、ピッチアクチュエータ20によるブレード18のピッチ動作を固定する。 When the height of the blade 18 is within the third range (0-H2), the controller 26 changes the pitch angle of the blade 18 in the direction of tilting the blade 18 backward according to the decrease in the height of the blade 18. . The controller 26 fixes the pitch motion of the blade 18 by the pitch actuator 20 when the height of the blade 18 is within the fourth range (H2-Hmin).

手動モードでは、操作装置31の操作に応じてブレード18のピッチ角を変更するように、ピッチアクチュエータ20を制御する。また、操作装置31の操作が無いときには、ブレード18のピッチ角を維持するように、ピッチアクチュエータ20を制御する。例えば、操作装置31の操作が無いときに、制御弁27において作動油の一部が漏れていても、コントローラ26は、ブレード18のピッチ角を維持するように、ピッチアクチュエータ20を制御する。 In manual mode, the pitch actuator 20 is controlled so as to change the pitch angle of the blade 18 according to the operation of the operating device 31 . Also, when the operation device 31 is not operated, the pitch actuator 20 is controlled so as to maintain the pitch angle of the blade 18 . For example, when the operation device 31 is not operated, the controller 26 controls the pitch actuator 20 so as to maintain the pitch angle of the blades 18 even if some hydraulic oil leaks from the control valve 27 .

以上説明した本実施形態に係る作業機械1では、自動モードにおいて、ブレード18の高さに応じて、ブレード18のピッチ角を変更するようにピッチアクチュエータ20が自動的に制御される。それにより、作業機械1において、ブレード18のピッチ角を、容易、且つ、適切に調整することができる。 In the work machine 1 according to this embodiment described above, the pitch actuator 20 is automatically controlled to change the pitch angle of the blade 18 according to the height of the blade 18 in the automatic mode. Thereby, in the work machine 1, the pitch angle of the blade 18 can be adjusted easily and appropriately.

例えば、ブレード18が基準高さH0よりも上方に位置するときには、非制御時よりも、ブレード18を前傾させるように、ピッチアクチュエータ20が制御される。ブレード18が基準高さH0よりも上方に位置するときには、整地、或いは排土作業が行われることが多い。従って、ブレード18が基準高さH0よりも上方に位置するときにブレード18が前傾することで、整地或いは排土作業における作業性が向上する。 For example, when the blade 18 is positioned above the reference height H0, the pitch actuator 20 is controlled to tilt the blade 18 forward more than when not controlled. When the blade 18 is positioned above the reference height H0, ground leveling or soil removal work is often performed. Therefore, when the blade 18 is positioned above the reference height H0, the blade 18 tilts forward, thereby improving workability in leveling or discharging work.

また、ブレード18が基準高さH0よりも下方に位置するときには、非制御時よりも、ブレード18を後傾させるように、ピッチアクチュエータ20が制御される。ブレード18が基準高さH0よりも下方に位置するときには、掘削作業が行われることが多い。従って、ブレード18が基準高さH0よりも下方に位置するときにブレード18が後傾することで、掘削作業における作業性が向上する。 Further, when the blade 18 is positioned below the reference height H0, the pitch actuator 20 is controlled to tilt the blade 18 more rearward than when not controlled. Excavation work is often performed when the blade 18 is positioned below the reference height H0. Therefore, when the blade 18 is positioned below the reference height H0, the blade 18 tilts backward, thereby improving workability in the excavation work.

以上のように、以上説明した本実施形態に係る作業機械1では、自動モードによって、ブレード18のピッチ角を、作業内容に応じて、容易、且つ、適切に調整することができる。 As described above, in the working machine 1 according to the present embodiment described above, the automatic mode allows the pitch angle of the blade 18 to be easily and appropriately adjusted according to the work content.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention.

作業機械1は、ブルドーザに限らず、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の車両であってもよい。コントローラ26は、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。コントローラ26による処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。上述した自動モード或いは手動モードでの処理の一部が省略されてもよい。或いは、上述した処理の一部が変更されてもよい。 The working machine 1 is not limited to a bulldozer, and may be other vehicles such as a wheel loader and a motor grader. The controller 26 may have multiple controllers separate from each other. The processing by the controller 26 is not limited to the above embodiment, and may be modified. A part of the processing in the automatic mode or manual mode described above may be omitted. Alternatively, part of the processing described above may be changed.

リフトアクチュエータ19と、ピッチアクチュエータ20とは、油圧シリンダに限らない。リフトアクチュエータ19と、ピッチアクチュエータ20とは、例えば電動モータなどの他のアクチュエータであってもよい。ピッチ角データは、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、ピッチ角データは、第2範囲においても、非制御時と異なる傾きを有してもよい。ピッチ角データは、第4範囲においても、非制御時と異なる傾きを有してもよい。 The lift actuator 19 and the pitch actuator 20 are not limited to hydraulic cylinders. The lift actuator 19 and the pitch actuator 20 may be other actuators such as electric motors, for example. The pitch angle data are not limited to those in the above embodiment, and may be changed. For example, the pitch angle data may have a slope different from that during non-control even in the second range. Even in the fourth range, the pitch angle data may have an inclination different from that during non-control.

本開示によれば、作業機械において、ブレードのピッチ角を、容易、且つ、適切に調整することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to easily and appropriately adjust the pitch angle of a blade in a work machine.

11 車体
16 履帯
17 リフトフレーム
18 ブレード
19 リフトアクチュエータ
20 ピッチアクチュエータ
26 コントローラ
31 操作装置
33 センサ
11 Body 16 Track 17 Lift Frame 18 Blade 19 Lift Actuator 20 Pitch Actuator 26 Controller 31 Operating Device 33 Sensor

Claims (16)

車体と、
前記車体に対してリフト軸回りに回動可能に支持されるリフトフレームと、
前記リフトフレームに対してピッチ軸回りに回動可能に支持されるブレードと、
前記リフトフレームと前記車体とに接続され、前記リフトフレームを前記リフト軸回りに上下にリフト動作させるリフトアクチュエータと、
前記ブレードと前記リフトフレームとに接続され、前記ブレードを前記ピッチ軸回りにピッチ動作させるピッチアクチュエータと、
前記車体に基づいて定められる基準高さからの前記ブレードの高さを検出するセンサと、
前記ブレードの高さに応じて、前記ブレードのピッチ角を変更するように前記ピッチアクチュエータを制御するコントローラと、
を備える作業機械。
a vehicle body;
a lift frame rotatably supported about the lift shaft with respect to the vehicle body;
a blade rotatably supported about the pitch axis with respect to the lift frame;
a lift actuator that is connected to the lift frame and the vehicle body and lifts the lift frame up and down about the lift axis;
a pitch actuator connected to the blade and the lift frame and pitching the blade about the pitch axis;
a sensor that detects the height of the blade from a reference height determined based on the vehicle body;
a controller that controls the pitch actuator to change the pitch angle of the blade according to the height of the blade;
A working machine with
前記コントローラは、前記ブレードが前記基準高さよりも上方に位置するときには、前記ブレードの前記ピッチ動作が固定されているときよりも、前記ブレードを前傾させるように、前記ピッチアクチュエータを制御する、
請求項1に記載の作業機械。
The controller controls the pitch actuator such that when the blade is positioned above the reference height, the blade is tilted more forward than when the pitch motion of the blade is fixed.
A work machine according to claim 1.
前記コントローラは、前記ブレードが前記基準高さよりも上方に位置するときには、前記ブレードの高さの増大に応じて、前記ブレードを前傾させる方向に前記ブレードのピッチ角を変更するように、前記ピッチアクチュエータを制御する、
請求項2に記載の作業機械。
When the blade is located above the reference height, the controller changes the pitch angle of the blade in a direction to tilt the blade forward according to the increase in the height of the blade. to control the actuator,
A work machine according to claim 2.
前記コントローラは、前記ブレードが前記基準高さよりも下方に位置するときには、前記ブレードの前記ピッチ動作が固定されているときよりも、前記ブレードを後傾させるように、前記ピッチアクチュエータを制御する、
請求項1から3のいずれかに記載の作業機械。
The controller controls the pitch actuator to tilt the blade more rearward when the blade is positioned below the reference height than when the pitch motion of the blade is fixed.
A working machine according to any one of claims 1 to 3.
前記コントローラは、前記ブレードが前記基準高さよりも下方に位置するときには、前記ブレードの高さの減少に応じて、前記ブレードを後傾させる方向に前記ブレードのピッチ角を変更するように、前記ピッチアクチュエータを制御する、
請求項4に記載の作業機械。
When the blade is positioned below the reference height, the controller changes the pitch angle of the blade in a direction of tilting the blade backward in accordance with the decrease in the height of the blade. to control the actuator,
A working machine according to claim 4.
前記車体は、履帯を含み、
前記基準高さは、前記履帯の接地面の高さである、
請求項1から5のいずれかに記載の作業機械。
The vehicle body includes crawler belts,
The reference height is the height of the contact surface of the crawler belt,
A working machine according to any one of claims 1 to 5.
前記コントローラは、
前記ブレードの高さと前記ブレードの目標ピッチ角との関係を規定するピッチ角データを記憶しており、
前記ピッチ角データを参照して、前記ブレードの高さから前記目標ピッチ角を決定し、
前記ブレードのピッチ角が前記目標ピッチ角となるように、前記ピッチアクチュエータを制御する、
請求項1から6のいずれかに記載の作業機械。
The controller is
storing pitch angle data that defines the relationship between the height of the blade and the target pitch angle of the blade;
determining the target pitch angle from the height of the blade with reference to the pitch angle data;
controlling the pitch actuator so that the pitch angle of the blade is the target pitch angle;
A working machine according to any one of claims 1 to 6.
前記ブレードのピッチ角を手動で操作するための操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記操作装置の操作を示す操作信号を取得し、
前記操作装置の操作に応じて前記ブレードのピッチ角を変更するように、前記ピッチアクチュエータを制御し、
前記操作装置の操作が無いときには、前記ブレードのピッチ角を維持するように、前記ピッチアクチュエータを制御する、
請求項1から7のいずれかに記載の作業機械。
Further comprising an operating device for manually operating the pitch angle of the blade,
The controller is
Acquiring an operation signal indicating the operation of the operation device;
controlling the pitch actuator so as to change the pitch angle of the blade according to the operation of the operating device;
controlling the pitch actuator to maintain the pitch angle of the blade when the operating device is not operated;
A working machine according to any one of claims 1 to 7.
車体と、前記車体に対してリフト軸回りに回動可能に支持されるリフトフレームと、前記リフトフレームに対してピッチ軸回りに回動可能に支持されるブレードと、前記リフトフレームと前記車体とに接続され、前記リフトフレームを前記リフト軸回りに上下にリフト動作させるリフトアクチュエータと、前記ブレードと前記リフトフレームとに接続され、前記ブレードを前記ピッチ軸回りにピッチ動作させるピッチアクチュエータと、を備える作業機械を制御するための方法であって、
前記車体に基づいて定められる基準高さからの前記ブレードの高さを検出することと、 前記ブレードの高さに応じて、前記ブレードのピッチ角を変更するように前記ピッチアクチュエータを制御すること、
を備える方法。
a vehicle body; a lift frame rotatably supported with respect to the vehicle body about a lift axis; a blade rotatably supported with respect to the lift frame about a pitch axis; and a lift actuator connected to the lift frame for vertically lifting the lift frame about the lift axis; and a pitch actuator connected to the blade and the lift frame for pitching the blade about the pitch axis. A method for controlling a work machine comprising:
detecting the height of the blade from a reference height determined based on the vehicle body; controlling the pitch actuator to change the pitch angle of the blade according to the height of the blade;
How to prepare.
前記ブレードが前記基準高さよりも上方に位置するときには、前記ブレードの前記ピッチ動作が固定されているときよりも、前記ブレードを前傾させるように、前記ピッチアクチュエータを制御することをさらに備える、
請求項9に記載の方法。
further comprising controlling the pitch actuator to tilt the blade more forward when the blade is positioned above the reference height than when the pitch motion of the blade is fixed;
10. The method of claim 9.
前記ブレードが前記基準高さよりも上方に位置するときには、前記ブレードの高さの増大に応じて、前記ブレードを前傾させる方向に前記ブレードのピッチ角を変更するように、前記ピッチアクチュエータを制御することをさらに備える、
請求項10に記載の方法。
When the blade is located above the reference height, the pitch actuator is controlled so as to change the pitch angle of the blade in a direction of tilting the blade forward according to the increase in the height of the blade. be further prepared to
11. The method of claim 10.
前記ブレードが前記基準高さよりも下方に位置するときには、前記ブレードの前記ピッチ動作が固定されているときよりも、前記ブレードを後傾させるように、前記ピッチアクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項9から11のいずれかに記載の方法。
controlling the pitch actuator to tilt the blade more rearward when the blade is positioned below the reference height than when the pitch motion of the blade is fixed;
12. The method of any of claims 9-11, further comprising:
前記ブレードが前記基準高さよりも下方に位置するときには、前記ブレードの高さの減少に応じて、前記ブレードを後傾させる方向に前記ブレードのピッチ角を変更するように、前記ピッチアクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項12に記載の方法。
When the blade is located below the reference height, the pitch actuator is controlled so as to change the pitch angle of the blade in a direction of tilting the blade backward in accordance with the decrease in the height of the blade. thing,
13. The method of claim 12, further comprising:
前記車体は、履帯を含み、
前記基準高さは、前記履帯の接地面の高さである、
請求項9から13のいずれかに記載の方法。
The vehicle body includes crawler belts,
The reference height is the height of the contact surface of the crawler belt,
14. A method according to any of claims 9-13.
前記ブレードの高さと前記ブレードの目標ピッチ角との関係を規定するピッチ角データを参照して、前記ブレードの高さから前記目標ピッチ角を決定することと、
前記ブレードのピッチ角が前記目標ピッチ角となるように、前記ピッチアクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項9から14のいずれかに記載の方法。
Determining the target pitch angle from the height of the blade with reference to pitch angle data that defines the relationship between the height of the blade and the target pitch angle of the blade;
controlling the pitch actuator so that the pitch angle of the blade becomes the target pitch angle;
15. The method of any of claims 9-14, further comprising:
前記ブレードのピッチ角を手動で操作するための操作装置の操作を示す操作信号を取得することと、
前記操作装置の操作に応じて前記ブレードのピッチ角を変更するように、前記ピッチアクチュエータを制御することと、
前記操作装置の操作が無いときには、前記ブレードのピッチ角を維持するように、前記ピッチアクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項9から15のいずれかに記載の方法。
obtaining an operation signal indicating operation of an operation device for manually operating the pitch angle of the blade;
controlling the pitch actuator so as to change the pitch angle of the blade according to the operation of the operating device;
controlling the pitch actuator to maintain the pitch angle of the blade when the operating device is not operated;
16. The method of any of claims 9-15, further comprising:
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