JP2673599B2 - Blade position control device for tracked vehicle - Google Patents

Blade position control device for tracked vehicle

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JP2673599B2
JP2673599B2 JP2167405A JP16740590A JP2673599B2 JP 2673599 B2 JP2673599 B2 JP 2673599B2 JP 2167405 A JP2167405 A JP 2167405A JP 16740590 A JP16740590 A JP 16740590A JP 2673599 B2 JP2673599 B2 JP 2673599B2
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blade
tracked vehicle
light receiver
angle sensor
frame
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徹矢 中山
俊彦 神田
辰郎 中里
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Komatsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は車載受光器で基準レーザ光線を受光し、こ
の受光位置とブレード刃先との距離が所定の値になるよ
うにブレードを昇降位置制御するブルドーザ等の装軌車
両のブレード位置制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention receives a reference laser beam with a vehicle-mounted photodetector, and controls the position of raising and lowering the blade so that the distance between the photodetection position and the blade edge becomes a predetermined value. The present invention relates to a blade position control device for a tracked vehicle such as a bulldozer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ブルドーザ等の装軌車両においては、整地作業を自動
化するために、従来よりブレードの位置可変制御が行わ
れている。
In tracked vehicles such as bulldozers, blade position variable control has been conventionally performed in order to automate ground leveling work.

この種の従来技術においては、作業現場に配設された
投光器からの基準レーザ光をブレードに取付けた受光器
で受光し、この受光器でのレーザ光受光位置とブレード
刃先との距離が一定になるようブレードを昇降駆動する
ようにしている。
In this type of conventional technology, a reference laser beam from a projector disposed at a work site is received by a light receiver attached to a blade, and the distance between the laser light receiving position at this light receiver and the blade edge is constant. The blade is moved up and down so that

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

このように、従来装置では、受光器をブレードに固定
しているが、ブレードは作業時、直接振動衝撃を受けた
り、泥水等を受光部に受けやすく、このため、従来装置
では、受光器の信頼性を確保することが困難であるとい
う問題がある。
As described above, in the conventional device, the light receiver is fixed to the blade, but the blade is likely to be directly subjected to a vibration impact or mud when the work is performed. There is a problem that it is difficult to secure reliability.

同様に、ブレード、ブレードフレームという作業中に
激しい上下動による外乱の影響を受ける場所に各種セン
サを設けた場合には、ブレード昇降駆動の制御を精度よ
く行うことができなくなり、センサの信頼性を確保する
ことが困難となる。
Similarly, when various sensors are installed at locations such as the blade and the blade frame that are affected by the disturbance caused by the severe vertical movement during the work, the blade ascending / descending drive cannot be controlled accurately, and the reliability of the sensor is reduced. It will be difficult to secure.

この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもの
で、環境条件の良い位置に受光器、各種センサを配設す
ることで、信頼性の高いブレード位置制御をなし得る装
軌車両のブレード位置制御装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a blade of a tracked vehicle that can perform highly reliable blade position control by disposing a light receiver and various sensors at positions where environmental conditions are good. An object is to provide a position control device.

〔課題を解決するための手段および作用〕[Means and actions for solving the problem]

この発明では、基準レーザ光線を装軌車両本体側に設
けられた受光器によって受光し、この受光器の受光位置
に対するブレード刃先の相対高さが所定の設定値になる
ように、ブレードを昇降駆動する装軌車両のブレード位
置制御装置において、 前記装軌車両の傾斜角度を検出する車体傾斜角度セン
サを、装軌車両本体側に設けるとともに、 前記ブレードのフレームの回転角度を検出するブレー
ドフレーム角度センサを、装軌車両鈍対側に設け、 前記受光器の受光位置と前記車体傾斜角度センサの検
出値と前記ブレードフレーム角度センサの検出値とに基
づいて、当該受光位置に対するブレード刃先の相対高さ
を、作業各時点において随時演算する演算手段と、 前記演算手段で随時演算された作業各時点の演算値と
前記所定の設定値との偏差がなくなるように、前記ブレ
ードを昇降駆動する制御手段と を具えるようにしている。
In this invention, the reference laser beam is received by the light receiver provided on the tracked vehicle main body side, and the blade is moved up and down so that the relative height of the blade edge with respect to the light receiving position of the light receiver becomes a predetermined set value. In the blade position control device for a tracked vehicle, a vehicle body tilt angle sensor for detecting a tilt angle of the tracked vehicle is provided on a tracked vehicle main body side, and a blade frame angle sensor for detecting a rotation angle of a frame of the blade. Is provided on the blunt side of the tracked vehicle, and based on the light receiving position of the light receiver, the detection value of the vehicle body tilt angle sensor, and the detection value of the blade frame angle sensor, the relative height of the blade edge with respect to the light receiving position. Is calculated at any time point of the work, and a deviation between the calculated value at any time point of the work calculated by the calculation means at any time and the predetermined set value. So that the blades are removed, the control means for driving the blade up and down is provided.

すなわち、本発明では、受光器、各種センサを、作業
中に激しい上下動による外乱の影響を受けるブレード、
ブレードフレームに設けるのではなく、環境条件の良い
装軌車両本体側に付設させるようにしているので、確実
にレーザ光を受光器にて受光できたり、センサの検出誤
差を少なくすることができ、ブレード昇降位置制御を精
度よく行え、信頼性の高いブレード位置制御装置を市場
に提供することができる。
That is, in the present invention, the light receiver, various sensors, blades that are affected by the disturbance due to the severe vertical movement during work,
Instead of installing it on the blade frame, it is attached to the tracked vehicle main body side with good environmental conditions, so that the laser light can be reliably received by the light receiver, and the detection error of the sensor can be reduced, It is possible to provide a highly reliable blade position control device to the market, which is capable of accurately performing blade elevation position control.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は、この発明の実施例についてその外観構成を
示すもので、第2図は制御系の構成を示すものである。
FIG. 1 shows the external structure of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the structure of a control system.

これら第1図および第2図において、投光器1は作業
現場に配置されており、投光器1を回転させながら基準
レーザ光線10が一定高さで投光される。
1 and 2, the projector 1 is arranged at the work site, and the reference laser beam 10 is projected at a constant height while rotating the projector 1.

受光器2は例えば半導体位置検出器(PSD)であり、
この受光器2からは受光位置から受光器取付位置までの
距離Δhに対応する信号が出力される。そして、この受
光器2は装軌車両であるブルドーザの車両本体Bu上に配
設されている。
The light receiver 2 is, for example, a semiconductor position detector (PSD),
A signal corresponding to the distance Δh from the light receiving position to the light receiving device mounting position is output from the light receiving device 2. The light receiver 2 is arranged on the vehicle body Bu of the bulldozer which is a tracked vehicle.

車体傾斜角度センサ3は、車両本体Buの前後方向の傾
斜角θを検出する車体傾斜角度センサである。ブレード
フレーム角度センサ4は、ブレード8のフレーム9の回
転角φを検出する回転角センサである。車体傾斜角度セ
ンサ3は、車両本体Buの適宜箇所に配設されており、ブ
レードフレーム角度センサ4は、車両本体Bu側であって
フレーム9の根本が配設されている箇所(ブレード回動
支持部P)に付設されている。
The vehicle body inclination angle sensor 3 is a vehicle body inclination angle sensor that detects the longitudinal inclination angle θ of the vehicle body Bu. The blade frame angle sensor 4 is a rotation angle sensor that detects a rotation angle φ of the frame 9 of the blade 8. The vehicle body tilt angle sensor 3 is provided at an appropriate location on the vehicle body Bu, and the blade frame angle sensor 4 is provided on the vehicle body Bu side where the root of the frame 9 is provided (blade rotation support). Part P).

目標高さ設定器5では、受光器2の受光位置とブレー
ド8の刃先Fとの距離Lについての目標値Hrがオペレー
タによって適宜設定される。
In the target height setting device 5, the operator appropriately sets a target value Hr for the distance L between the light receiving position of the light receiving device 2 and the cutting edge F of the blade 8.

これら受光器2の出力Δh、車体傾斜角度センサ3の
検出信号θ、ブレードフレーム角度センサ4の検出信号
φおよび目標高さ設定器5の設定値Hrはコントローラ6
に入力される。
The output Δh of the light receiver 2, the detection signal θ of the vehicle body inclination angle sensor 3, the detection signal φ of the blade frame angle sensor 4 and the set value Hr of the target height setting device 5 are the controller 6
Is input to

コントローラ6の動作を説明する前に、第1図に示し
た各部の長さ、角度を以下に定義しておく。
Before explaining the operation of the controller 6, the lengths and angles of the respective parts shown in FIG. 1 are defined below.

Δh:受光器2の下端部から基準レーザ光線10の受光位置
までの距離 Hs:ブレード回動支持部Pから受光器2の下端部までの
距離(固定値) Ls:ブレード回動支持部Pから受光器2の中心線までの
距離(固定値) LB:ブレード回動支持部Pからブレード刃先Fまでの
距離(固定値) θ:車体本体Buの傾斜角 φ:ブレード回動支持部Pを通る履帯中心線に対するフ
レーム9の回転角 A:線分PFとフレーム9との角度(固定値) L:基準レーザ光線10に対するブレード刃先Fの相対高さ M:基準レーザ光線10に対するブレード回動支持部Pの相
対高さ N:ブレード回動支持部Pに対するブレード刃先Fの相対
高さ この第1図によれば、上記距離Mは M=(Δh+Hs)・cosθ+Ls・sinθ ……(1) として表わされる。
Δh: Distance from the lower end of the light receiver 2 to the receiving position of the reference laser beam 10 Hs: Distance from the blade rotation support P to the lower end of the light receiver 2 (fixed value) Ls: From the blade rotation support P Distance to the center line of the light receiver 2 (fixed value) LB: Distance from the blade rotation support portion P to the blade edge F (fixed value) θ: Inclination angle of the vehicle body Bu φ: Passes through the blade rotation support portion P Rotation angle of the frame 9 with respect to the track center line A: Angle between the line segment PF and the frame 9 (fixed value) L: Relative height of the blade edge F with respect to the reference laser beam M: Blade rotation support for the reference laser beam 10 R relative height of P N: relative height of blade edge F with respect to blade rotation support P According to this FIG. 1, the distance M is expressed as M = (Δh + Hs) · cos θ + Ls · sin θ (1) .

ここで、Hs,Lsは受光器2の取付位置に応じて予め決
定できる固定値である。
Here, Hs and Ls are fixed values that can be determined in advance according to the mounting position of the light receiver 2.

また、距離Nは N=LB・sin(φ+A−θ) ……(2) として表わされる。 Further, the distance N is expressed as N = LB · sin (φ + A−θ) (2).

上記(2)式において、LB,Aはいずれも車両機種が
決定されれば決定できる固定値である。
In the equation (2), LB and A are fixed values that can be determined if the vehicle model is determined.

したがって、基準レーザ光線10の受光器2での受光位
置に対するブレード刃先Fの相対高さLは L=M+N =(Δ+Hs)・cosθ+Ls・sinθ +LB・sin(φ+A−θ) ……(3) として表わされ、値Δh,θ,φを検出することにより値
Lを計測することができる。
Therefore, the relative height L of the blade edge F with respect to the light receiving position of the reference laser beam 10 at the light receiver 2 is expressed as L = M + N = (Δ + Hs) · cos θ + Ls · sin θ + LB · sin (φ + A−θ) (3) The value L can be measured by detecting the values Δh, θ, φ.

第2図のコントローラ6では、受光器2の出力Δh,車
体傾斜角度センサ3の検出出力θ,およびブレードフレ
ーム角度センサ4の検出出力φを上記(3)式に代入す
ることにより、基準レーザ光線10の受光器2で受光位置
に対するブレード刃先Fの相対高さLを作業各時点にお
いて随時演算し、この作業各時点の演算値Lと目標高さ
設定器5の設定器Hrとの偏差がなくなるように、ブレー
ド昇降駆動機構7を駆動制御することでブレード8を昇
降駆動させる。すなわち、演算値Lが設定値Hrよりも大
きいときはブレード8を上昇させ、演算値Lが設定値Hr
よりも小さいときはブレード8を下降させるようにブレ
ード8を昇降駆動することで目標高さ(設定値Hr)を保
った整地、掘削制御を実行させる。
In the controller 6 of FIG. 2, by substituting the output Δh of the light receiver 2, the detection output θ of the vehicle body tilt angle sensor 3, and the detection output φ of the blade frame angle sensor 4 into the above equation (3), the reference laser beam The relative height L of the blade tip F with respect to the light receiving position is calculated at any time at each work point by the ten light receivers 2, and there is no deviation between the calculated value L at each work time point and the setter Hr of the target height setter 5. In this way, the blade 8 is driven up and down by controlling the drive of the blade lifting drive mechanism 7. That is, when the calculated value L is larger than the set value Hr, the blade 8 is raised and the calculated value L is set to the set value Hr.
When it is smaller than the above, the blade 8 is moved up and down so as to be lowered, and the leveling and excavation control while maintaining the target height (set value Hr) are executed.

このように、この実施例では、受光器2をブレード8
ではなくブルドーザの車体本体Bu側に設置するようにし
たので、受光器2を振動や泥水などによる悪環境から回
避させることができる。また、車体傾斜角度センサ3の
みならずブレードフレーム角度センサ4についても、作
業中に激しい上下動による外乱の影響を受けるブレード
8、フレーム9ではなく車両本体Bu側に配設するように
したので、センサの検出誤差を少なくすることができ、
ブレード昇降位置制御を精度よく行うことができる。こ
の結果、信頼性の高いブレード位置制御が実現される。
Thus, in this embodiment, the light receiver 2 is replaced by the blade 8
Instead, the bulldozer is installed on the side of the body Bu of the vehicle body, so that the light receiver 2 can be avoided from a bad environment due to vibration or muddy water. Further, not only the vehicle body inclination angle sensor 3 but also the blade frame angle sensor 4 are arranged not on the blade 8 and the frame 9 which are affected by the disturbance caused by the severe vertical movement during the work, but on the vehicle body Bu side. It is possible to reduce the detection error of the sensor,
The blade elevation position control can be performed accurately. As a result, highly reliable blade position control is realized.

なお、実施例では受光器2としてPSDを用いるように
したが、結果的に受光位置が検出できるものであれば、
他の任意の構成を採用するようにしてもよい。
In the embodiment, PSD is used as the light receiver 2, but if the light receiving position can be detected as a result,
Other arbitrary configurations may be adopted.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明では、基準レーザ光線を
受光する受光器を装軌車両本体側に付設するようにした
ので、受光器が振動衝撃を受けたり、泥水を受けて汚れ
たりする事が少なくなる。また、車体傾斜角度センサの
みならずブレードフレーム角度センサについても、作業
中に激しい上下動による外乱の影響を受けるブレード、
フレームではなく車両本体側に配設するようにしたの
で、センサの検出誤差を少なくすることができる。これ
により、環境条件のよくない作業現場であっても目標通
りのレベリングで整地、掘削等の作業が可能となり、装
置の信頼性を飛躍的に向上させることができる。
As described above, in the present invention, since the light receiver for receiving the reference laser beam is attached to the tracked vehicle main body side, the light receiver may be subjected to vibration shock or dirt due to muddy water. Less. Further, not only the vehicle body tilt angle sensor but also the blade frame angle sensor, the blade that is affected by the disturbance due to the severe vertical movement during the work,
Since it is arranged not on the frame but on the vehicle body side, the detection error of the sensor can be reduced. As a result, even at a work site where the environmental conditions are not good, it is possible to perform work such as leveling and excavation with the desired leveling, and it is possible to dramatically improve the reliability of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例を示す概略構成図、第2図は本
実施例の制御系の構成を示すブロック図である。 1……投光器、2……受光器、3……車両本体の傾斜角
センサ、4……角度センサ、5……目標高さ設定器、6
……コントローラ、7……ブレード昇降駆動機構、8…
…ブレード、9……フレーム、10……レーザ光、 Bu……ブルドーザ
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of this embodiment. 1 ... Emitter, 2 ... Receiver, 3 ... Vehicle body tilt angle sensor, 4 ... Angle sensor, 5 ... Target height setting device, 6
...... Controller, 7 …… Blade lifting drive mechanism, 8 ・ ・ ・
… Blade, 9 …… Frame, 10 …… Laser light, Bu …… Bulldozer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基準レーザ光線を装軌車両本体側に設けら
れた受光器によって受光し、この受光器の受光位置に対
するブレード刃先の相対高さが所定の設定値になるよう
に、ブレードを昇降駆動する装軌車両のブレード位置制
御装置において、 前記装軌車両の傾斜角度を検出する車体傾斜角度センサ
を、装軌車両本体側に設けるとともに、 前記ブレードのフレームの回転角度を検出するブレード
フレーム角度センサを、装軌車両本体側に設け、 前記受光器の受光位置と前記車体傾斜角度センサの検出
値と前記ブレードフレーム角度センサの検出値とに基づ
いて、当該受光位置に対するブレード刃先の相対高さ
を、作業各時点において随時演算する演算手段と、 前記演算手段で随時演算された作業各時点の演算値と前
記所定の設定値との偏差がなくなるように、前記ブレー
ドを昇降駆動する制御手段と を具えた装軌車両のブレード位置制御装置。
1. A reference laser beam is received by a light receiver provided on the main body of a tracked vehicle, and a blade is raised and lowered so that a relative height of a blade edge with respect to a light receiving position of the light receiver becomes a predetermined set value. In a blade position control device for a driven tracked vehicle, a vehicle body tilt angle sensor for detecting a tilt angle of the tracked vehicle is provided on a tracked vehicle main body side, and a blade frame angle for detecting a rotation angle of a frame of the blade. A sensor is provided on the tracked vehicle main body side, and based on the light receiving position of the light receiver, the detection value of the vehicle body tilt angle sensor, and the detection value of the blade frame angle sensor, the relative height of the blade edge with respect to the light receiving position. Is calculated at any time at each operation, and the deviation between the operation value calculated at any time by the operation means at each operation time and the predetermined set value is A blade position control device for a tracked vehicle, comprising: a control means for vertically moving the blade so that the blade is eliminated.
JP2167405A 1990-06-26 1990-06-26 Blade position control device for tracked vehicle Expired - Lifetime JP2673599B2 (en)

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