JP3763638B2 - ブルドーザのドージング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブルドーザのドージング装置に関し、より詳しくはオペレータのティーチドージングに基づき掘削〜運土〜排土の自動化を図る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブルドーザによるドージング作業は、ブルドーザを運転操作するオペレータのマニュアル操作により行われるのが一般的である。このオペレータによる操作は、ブレードの上昇操作もしくは下降操作、更にはチルト操作およびピッチ操作を行って、車体の走行滑り（シュースリップ）を回避しながらブレードに加わる掘削運土による負荷量を一定に保って行われている。
【０００３】
ところが、このようなオペレータのマニュアル操作によるドージング作業は熟練を要するものであり、また、たとえ熟練のオペレータであっても操作頻度が多くて多大の疲労を伴うという問題点があった。そこで、このような問題点を解消するために、ドージング作業の自動化に関する技術がいろいろと提案され、また実用化されている。これら自動ドージング技術の例として、例えば特公昭５５ー３６７７６号公報においては、ブレードに加わる負荷に応じてブレードのリフト量を制御するようにしたものが提案され、また例えば特開平７ー４８８５５号公報においては、ブレードの対地刃先位置を制御するようにしたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている自動ドージング技術では、現場の作業形態もしくは土質等を考慮したものではないために、実際の現場の施工形態に対応させるのが困難であるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、現場の作業形態もしくは土質に即した自動ドージングを可能にするブルドーザのドージング装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるブルドーザのドージング装置は、
車体の前方にブレードが配設されるブルドーザのドージング装置であって、
（ａ）ブルドーザの実走行距離に対して、ブレードに加わる実牽引力，ブレードの対地刃先位置，ブレード前面の土砂の満杯率およびブレードのピッチ角のそれぞれの関係に係り、作業形態もしくは土質に即したデータを記憶する記憶手段、
（ｂ）ブルドーザの実走行距離を計測する計測手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているデータに基づき、前記計測手段により計測される実走行距離に対し前記ブレードを所望の姿勢に制御する信号を出力するブレード制御手段および
（ｄ）前記ブレード制御手段から出力される信号に基づいて前記ブレードの姿勢を制御するブレードリフトシリンダおよびブレードピッチシリンダ
を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明においては、ブルドーザの実走行距離に対して、ブレードに加わる実牽引力の関係、ブレードの対地刃先位置の関係、ブレード前面の土砂の満杯率の関係およびブレードのピッチ角のそれぞれの関係に係り、作業形態もしくは土質に即したデータが予め記憶手段に記憶されており、実際のドージング作業時には、これら記憶されているデータに基づき、ブルドーザの実走行距離を計測する計測手段により計測される実走行距離に対し、ブレード制御手段から前記ブレードの姿勢を制御する信号が出力され、この信号に基づいてブレードリフトシリンダおよびブレードピッチシリンダが制御される。前記データは、当該ブルドーザのティーチング操作により設定されて前記記憶手段に記憶されるのが好ましい。こうして、前記各データがオペレータのマニュアルドージングに基づき作成され、この作成されたデータに基づきドージング作業が実行されるので、掘削開始点，掘削から運土への移行地点，排土方式，排土地点および掘削作業・運土作業における一連のブレードの制御を現場の作業形態もしくは土質に即した形で自動化することができる。ここで、ブルドーザの運転開始後に対地刃先位置が地面に達した位置を掘削開始点とし、ブレード前面の土砂が満杯になってそのブレードのピッチ角が運土姿勢になった位置を掘削から運土への移行点とし、運土時にブレード上げもしくはピッチダンプ操作を行った位置を排土開始点とし、後進を開始した位置を排土点とするのが好適である。なお、前記ティーチング操作は、マニュアルのみでなく、自動ドージング中にオペレータがマニュアル介入しながら行うようにしても良い。
【０００８】
本発明において、前記記憶手段に記憶されるデータは、ある実走行距離の前後に微小距離幅を設定し、この微小距離幅における計測値の平均値より求められるのが好適である。これにより、ティーチング操作に基づいて得られるデータに微小の変動幅があっても制御におけるハンチングを防止することができる。
【０００９】
本発明において、前記記憶手段に記憶されるブルドーザの実走行距離に対する実牽引力値のデータは、ブレードに加わる実牽引力を目標牽引力に一致させるブレードリフト制御におけるその目標牽引力値として設定されるのが好ましい。また、ブルドーザの実走行距離に対するブレードの対地刃先位置のデータは、ブレードの対地刃先位置を目標対地刃先位置に一致させるブレード平滑補正制御におけるその目標対地刃先位置として設定されるのが好ましい。さらに、ブルドーザの実走行距離に対するブレードのピッチ角のデータは、当該ブルドーザの排土モードでのピッチ角を目標ピッチ角に一致させるブレードピッチ制御におけるその目標ピッチ角として設定されるのが好ましい。
【００１０】
また、前記記憶手段に記憶されているデータは学習によって補正されるのが好ましい。これによって、ドージング作業の進行に伴って作業形態もしくは土質が逐次変化したとしても、その変化に応じて常に適正なティーチングを行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるブルドーザのドージング装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施例に係るブルドーザの外観斜視図が、図２に同ブルドーザの側面図がそれぞれ示されている。
【００１３】
本実施例のブルドーザ１において、このブルドーザ１の車体２上には、後述のエンジン２０を収納しているボンネット３、およびブルドーザ１を運転操作するオペレータの運転室４が設けられている。また、車体２の前進方向における左右の各側部には、車体２を前進，後進および旋回させる履帯５（右側部の履帯は図示されていない）が設けられている。これら両履帯５は、エンジン２０から伝達される駆動力によって対応するスプロケット６により各履帯５毎に独立して駆動される。
【００１４】
車体２の前方にはブレード７が配設されている。このブレード７は、左および右のストレートフレーム８，９の先端部に支持されるとともに、これらストレートフレーム８，９の基端部はトラニオン１０（右側部のトラニオンは図示されていない）を介して車体２に枢支され、これによってブレード７は車体２に対して上昇・下降可能なように支持されている。さらに、車体２の両側部前方には、ブレード７を上昇，下降させる左右一対のブレードリフトシリンダ１１，１２が設けられている。これらブレードリフトシリンダ１１，１２は、基端部が車体２に回転自在に装着されるヨーク１３に支持されるとともに、他端部がブレード７の背面に枢支されている。また、ブレード７を後述の掘削姿勢，ピッチダンプ姿勢およびピッチバック姿勢にそれぞれ制御するために、このブレード７と左右の各ストレートフレーム８，９との間にはブレードピッチシリンダ１４，１５が設けられている。
【００１５】
前記車体２には、ヨーク１３の回動角、言い換えればブレードリフトシリンダ１１，１２の回動角を検出するヨーク角センサ１６ａ，１６ｂ（右側部のヨーク角センサは図示されていない）が設けられ、各ブレードリフトシリンダ１１，１２にはそれらブレードリフトシリンダ１１，１２のシリンダストロークを検出するストロークセンサ１９ａ，１９ｂ（図３にのみ図示する）が設けられている。また、図３の油圧回路図に示されているように、ブレードリフトシリンダ１１，１２のヘッド側およびボトム側へそれぞれ油圧を供給する油圧管路の途中には、各ブレードリフトシリンダ１１，１２のヘッド側油圧およびボトム側油圧をそれぞれ検出する油圧センサ１７H ，１７B が設けられている。これらヨーク角センサ１６ａ，１６ｂ，ストロークセンサ１９ａ，１９ｂおよび各油圧センサ１７H ，１７B の出力はマイコンよりなるコントローラ１８に入力される。
【００１６】
次に、動力伝達系統が示されている図４において、エンジン２０からの回転駆動力は、ダンパー２１および作業機油圧ポンプを含む各種油圧ポンプを駆動するＰＴＯ２２を介して、トルクコンバータ２３ａおよびロックアップクラッチ２３ｂを有するトルクコンバータユニット２３に伝達される。次に、このトルクコンバータユニット２３の出力軸から、回転駆動力はその出力軸に入力軸が連結されている例えば遊星歯車湿式多板式クラッチ変速機であるトランスミッション２４に伝達される。このトランスミッション２４は、前進クラッチ２４ａ，後進クラッチ２４ｂおよび１速乃至３速クラッチ２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを有してトランスミッション２４の出力軸は前後進３段階の速度で回転されるようになっている。続いて、このトランスミッション２４の出力軸からその回転駆動力は、ピニオン２５ａおよびベベルギア２５ｂ、更には左右一対の操向クラッチ２５ｃおよび操向ブレーキ２５ｄが配されている横軸２５ｅを有する操向ユニット２５を介して左右一対の各終減速機構２６に伝達されて履帯５（図４には図示せず）を走行させる各スプロケット６が駆動されるようになっている。なお、符号２７はエンジン２０の回転数を検出するエンジン回転センサであり、符号２８はトルクコンバータユニット２３の出力軸の回転数を検出するトルクコンバータ出力軸回転センサである。
【００１７】
前記エンジン回転センサ２７からのエンジン２０の回転数データ，トルクコンバータ出力軸回転センサ２８からのトルクコンバータユニット２３の出力軸の回転数データおよびロックアップ切換スイッチ（図示せず）からのトルクコンバータユニット２３のロックアップオン・オフの切換えによるロックアップ（Ｌ／Ｕ）・トルコン（Ｔ／Ｃ）選択指示は前記コントローラ１８（図３参照）に入力される。
【００１８】
次に、図３を参照しながら、本実施例におけるブレードピッチシリンダ１４，１５によるブレード７のピッチ操作回路について説明する。なお、この油圧回路においてブレードリフトシリンダ１１，１２の操作によるブレード７のリフト操作回路については省略されている。
【００１９】
この油圧回路図において、左側のブレードピッチシリンダ１４に油圧を供給する固定容量型の油圧ポンプ３０Ａの吐出管路には第１方向制御弁３１Ａが接続され、右側のブレードピッチシリンダ１５に油圧を供給する固定容量型の油圧ポンプ３０Ｂの吐出管路には第２方向制御弁３１Ｂが接続されている。また、アシスト用油圧ポンプ３２Ａの吐出管路はアシスト用電磁弁３３Ａを介して油圧ポンプ３０Ａの吐出管路に接続され、アシスト用油圧ポンプ３２Ｂの吐出管路はアシスト用電磁弁３３Ｂを介して油圧ポンプ３０Ｂの吐出管路に接続されている。
【００２０】
パイロット用ポンプ３４の吐出管路は操作レバー３５のパイロット用制御弁３６に接続されている。このパイロット用制御弁３６は、ピッチバック制御弁３７を介して左チルト制限弁３８に、またピッチダンプ制御弁３９を介して右チルト制限弁４０にそれぞれ接続されるとともに、ピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１を介して第２方向制御弁３１Ｂに接続されている。また、このパイロット用制御弁３６は、ピッチバック制御弁３７，左チルト制限弁３８およびピッチダンプ制御弁３９，右チルト制限弁４０を介して第１方向制御弁３１Ａに接続されている。
【００２１】
前記操作レバー３５にはピッチバック切換スイッチ３５Ａとピッチダンプ切換スイッチ３５Ｂとが設けられ、これら各切換スイッチ３５Ａ，３５Ｂはコントローラ１８に接続されている。
【００２２】
前記コントローラ１８の出力信号は、アシスト用電磁弁３３Ａ，３３Ｂ，ピッチバック制御弁３７，ピッチダンプ制御弁３９，左チルト制限弁３８，右チルト制限弁４０およびピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１に入力されてそれら各弁を制御する。
【００２３】
こうして、コントローラ１８によりブレードピッチバック指令が出力されると、ピッチバック制御弁３７はＡ位置に切り換わり、ピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１もＡ位置に切り換わるとともに、このコントローラ１８からの指令信号がアシスト用電磁弁３３Ａ，３３Ｂに入力されてそれらアシスト用電磁弁３３Ａ，３３ＢがＡ位置に切り換わる。このためアシスト用油圧ポンプ３２Ａ，３２Ｂからの吐出流量が油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂの吐出管路に合流する。このときパイロット用ポンプ３４からのパイロット圧はピッチバック制御弁３７および左チルト制限弁３８を介して第１方向制御弁３１Ａの操作部と、ピッチバック制御弁３７，左チルト制限弁３８およびピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１を介して第２方向制御弁３１Ｂの操作部とに加わる。これにより、第１方向制御弁３１Ａおよび第２方向制御弁３１ＢがＢ位置に切り換えられ、油圧ポンプ３０Ａから吐出される圧油は第１方向制御弁３１Ａを通ってブレードピッチシリンダ１４のヘッド室に流入するとともに、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される圧油は第２方向制御弁３１Ｂを通ってブレードピッチシリンダ１５のヘッド室に流入する。これによって、ブレードピッチシリンダ１４，１５は同時に短縮してブレード７はピッチバック（後傾）を迅速に行って、ブレード７は掘削姿勢から運土姿勢へ移行する。
【００２４】
また、コントローラ１８によりブレードピッチダンプ指令が出力されると、ピッチダンプ制御弁３９はＡ位置に切り換わり、ピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１もＡ位置に切り換わるとともに、このコントローラ１８からの指令信号がアシスト用電磁弁３３Ａ，３３Ｂに入力されてそれらアシスト用電磁弁３３Ａ，３３ＢがＡ位置に切り換わる。このためアシスト用油圧ポンプ３２Ａ，３２Ｂからの吐出流量が油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂの吐出管路に合流する。このときパイロット用ポンプ３４からのパイロット圧はピッチダンプ制御弁３９および右チルト制限弁４０を介して第１方向制御弁３１Ａの操作部と、ピッチバック制御弁３７，左チルト制限弁３８およびピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１を介して第２方向制御弁３１Ｂの操作部とに加わる。これにより、第１方向制御弁３１Ａおよび第２方向制御弁３１ＢがＡ位置に切り換えられ、油圧ポンプ３０Ａから吐出される圧油は第１方向制御弁３１Ａを通ってブレードピッチシリンダ１４のボトム室に流入するとともに、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される圧油は第２方向制御弁３１Ｂを通ってブレードピッチシリンダ１５のボトム室に流入する。これによって、ブレードピッチシリンダ１４，１５は同時に伸長してブレード７はピッチダンプ（前傾）を迅速に行って、ブレード７は運土姿勢から排土姿勢へ移行する。
【００２５】
本実施例のブルドーザ１においては、まずオペレータによるティーチドージングが実行され、このティーチドージング時に得られたデータに基づき自動運転が実行される。次に、本実施例のドージング作業の手順を図５に示されるフローチャートによって説明する。
【００２６】
Ｓ１：オペレータのマニュアルドージング（ティーチング操作）を実行する。
Ｓ２：ティーチング操作時のセンシングにより、自動運転モード時のブレード７の姿勢制御に関する次の４種類のマップ（図６参照）をコントローラ１８の記憶手段に初期値として記憶する。ここで、ブルドーザ１の実走行距離Ｌは、例えばドップラーセンサにより検出される実車速もしくは履帯用スプロケットの回転数より検出される実車速を積分することにより計測される。なお、この実走行距離Ｌは、これ以外に、人工衛星によるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いてリアルタイムキネマティクス法あるいはディファレンシャル法による位置計測手段により計測しても良い。
【００２７】
▲１▼実走行距離Ｌに対する目標牽引力Ｆ0 の関係を示すマップ（図６（ａ））
この目標牽引力Ｆ0 は、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この目標牽引力Ｆ0 は、掘削モードにおいて掘削開始点Ｌ0 から徐々に増加して略一定値になる値を示し、運土モードにおいて運土移行点Ｌa から徐々に減少して一定値になる値を示し、排土モードにおいて単調減少する値を示す。
▲２▼実走行距離Ｌに対する目標対地刃先位置ψ0 の関係を示すマップ（図６（ｂ））
この対地刃先位置ψ0 についても、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この対地刃先位置ψ0 は、走行を開始してから掘削開始点Ｌ0 に至るまでにおいて一定値を示し、掘削モードにおいて掘削開始点Ｌ0 から徐々に減少して一定値になる値を示し、運土モードにおいて徐々に増加して一定値になる値を示し、排土モードにおいて単調増加する値を示す。
▲３▼実走行距離Ｌに対する目標ブレード満杯率Ｑ0 の関係を示すマップ（図６（ｃ））
この目標ブレード満杯率Ｑ0 についても、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この目標ブレード満杯率Ｑ0 は、掘削モードにおいて掘削開始点Ｌ0 から徐々に増加する値を示し、運土モードにおいて一定値を示し、排土モードにおいて単調減少する値を示す。
▲４▼実走行距離Ｌに対する目標ピッチ角α0 の関係を示すマップ（図６（ｄ））この目標ピッチ角α0 についてもやはり、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この目標ピッチ角α0 は、走行を開始してから掘削開始点Ｌ0 に至るまで、および掘削モードにおいて一定値を示し、運土モードにおいて運土移行点Ｌa から徐々に減少して一定値になる値を示し、排土モードにおいて単調増加する値を示す。
【００２８】
なお、これらデータを作成するに際して、特定の走行距離Ｌp に対する目標牽引力Ｆ0 ，目標対地刃先位置ψ0 ，目標ブレード満杯率Ｑ0 および目標ピッチ角α0 の値は、図７に示されているように、この走行距離Ｌp の前後の微小区間（−ΔＬ〜＋ΔＬ）の計測値の平均値から得るようにするのが好ましい。
【００２９】
このように作成されたマップにおいて、対地刃先位置が地面（Ｇ．Ｌ）に達した位置が掘削開始点Ｌ0 に設定され、ブレード前面の土砂が満杯になりブレードピッチ角が運土姿勢になった位置が運土移行点Ｌa に設定され、ブレード上げもしくはピッチダンプ操作が行われた位置が排土開始点Ｌb に設定され、後進が開始された位置が排土地点Ｌd に設定される。
【００３０】
Ｓ３：このようにして記憶された各データのうち、▲１▼の実走行距離Ｌ〜目標牽引力Ｆ0 のマップをブレードリフト制御（負荷制御）における目標牽引力値として設定し、▲２▼の実走行距離Ｌ〜目標対地刃先位置ψ0 のマップをブレード平滑補正制御における目標対地刃先位置として設定する。また、▲４▼の実走行距離Ｌ〜目標ピッチ角α0 のマップをブレードピッチ制御における目標ピッチ角として設定する。一方、▲３▼の実走行距離Ｌ〜目標ブレード満杯率Ｑ0 のマップについては前記ブレードリフト制御もしくはブレードピッチ制御における補助データとして利用する。
【００３１】
Ｓ４：こうして、ブレードリフト制御，ブレード平滑補正制御およびブレードピッチ制御の目標値が設定されると、これら目標値に基づいて自動ドージングを実行する。
【００３２】
この自動ドージングにおいて、ブレードリフト制御およびブレード平滑補正制御は次のように実行される。
【００３３】
まず、▲１▼目標牽引力Ｆ0 と実牽引力との牽引力差ΔＦおよび、▲２▼目標対置刃先位置ψ0 と移動平均ストレートフレーム絶対角度ψ2 （左右のストレートフレーム８，９に対して平均化された車体２に対するストレートフレーム相対角度ψ1 と、車体２の傾斜角度とによって得られるストレートフレーム絶対角度の所定時間の移動平均値）との対置刃先位置差Δψを求め、走行滑りであると検知される場合と走行滑りでないと検知される場合とに分けて次のように処理を行う。
１）走行滑りであると検知される場合には、ブレード７に加わる掘削押土の負荷量を軽減して走行滑りを回避するために、図示されないスリップ制御特性マップによりブレード７を上昇させるリフト操作量ＱS を得る。
２）走行滑りでないと検知される場合には、次のリフト操作量Ｑ1 ，Ｑ2 を得る。
▲１▼目標牽引力Ｆ0 と補正後実牽引力（実牽引力から車体２の傾斜角度に対応する負荷補正分を差し引いたもの）Ｆとの牽引力差ΔＦにより、図８に示されている負荷制御特性マップから補正後牽引力Ｆが目標牽引力Ｆ0 に一致するようにブレード７を上昇もしくは下降させるリフト操作量Ｑ1 を得る。
▲２▼次に、目標対置刃先位置ψ0 と移動平均ストレートフレーム絶対角度ψ2 との対置刃先位置差Δψにより、図９に示されているような整地制御特性マップから移動平均ストレートフレーム絶対角度ψ2 が目標対置刃先位置ψ0 に一致するようにブレード７を上昇もしくは下降させるリフト操作量Ｑ2 を得る。
▲３▼続いて、これらリフト操作量Ｑ1 ，Ｑ2 を牽引力差ΔＦにより図１０に示されているような負荷−整地制御重み付け特性マップにしたがって重み付けにより加算したリフト操作量ＱT を得る。
【００３４】
このようにして各リフト操作量ＱS ，ＱT が得られると、これらリフト操作量ＱS ，ＱT はブレードリフトシリンダ１１，１２を制御するブレードリフトシリンダコントローラに供給され、各リフト操作量ＱS ，ＱT に基づきリフト弁アクチュエータおよびリフトシリンダ操作弁を介してブレードリフトシリンダ１１，１２が駆動制御され、ブレード７を上昇もしくは下降させる所望の制御が行われる。
【００３５】
一方、ブレードピッチ制御は、土砂押し上げ（盛り上げ）による排土作業の自動運転時に実行される。すなわち、実走行距離Ｌが排土開始点Ｌb に達したときには、図６（ｄ）に示されるマップにしたがってブレード７のピッチ制御が実行される。
【００３６】
次に、実走行距離Ｌ〜目標ブレード満杯率Ｑ0 との関係マップはブレードリフト制御もしくはブレードピッチ制御における補助データとして利用される。この満杯率Ｑは、ブレード７に加わる垂直反力（ブレードリフトシリンダ１１，１２による押付け力）ＦV および水平反力（補正後実牽引力）ＦH の比ＦV ／ＦH との間にピッチ角αをパラメータとする相関関係にあることから（図１１）、この垂直反力と水平反力との比ＦV ／ＦH とピッチ角αとから算出される。そこで、予め記憶されている運土移行点Ｌa および排土開始点Ｌb を、満杯率Ｑの値によって、言い換えれば比ＦV ／ＦH の値によって補正することで、より精度の高いドージング制御を実行することができる。
【００３７】
本実施例においては、ティーチング操作を、オペレータのマニュアルのみで行うものとしたが、自動ドージング中にオペレータがマニュアル介入しながら行うようにしても良い。
【００３８】
本実施例において、ティーチング操作により得られたデータは学習によって補正されるのが好ましい。こうすることで、ドージング作業の進行に伴って作業形態もしくは土質が逐次変化したとしても、その変化に応じて常に適正なティーチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ブルドーザの外観斜視図である。
【図２】図２は、ブルドーザの側面図である。
【図３】図３は、ブルドーザのピッチ操作回路を示す油圧回路図である。
【図４】図４は、動力伝達系統のスケルトン図である。
【図５】図５は、ドージング作業の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、自動運転モード時のブレードの姿勢制御に関するマップを示すグラフである。
【図７】図７は、マップデータの作成法を説明する図である。
【図８】図８は、負荷制御特性マップのグラフである。
【図９】図９は、整地制御特性マップのグラフである。
【図１０】図１０は、負荷−整地制御重み付け特性マップのグラフである。
【図１１】図１１は比ＦV ／ＦH に対する満杯率Ｑの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ブルドーザ
２ 車体
５ 履帯
６ スプロケット
７ ブレード
１０ トラニオン
１１，１２ ブレードリフトシリンダ
１３ ヨーク
１４，１５ ブレードピッチシリンダ
１６ａ，１６ｂ ヨーク角センサ
１７H ，１７B 油圧センサ
１８ コントローラ（記憶手段，ブレード制御手段）
１９ａ，１９ｂ スロトークセンサ
２０ エンジン
２３ トルクコンバータユニット
２４ トランスミッション
２５ 操向ユニット
２７ エンジン回転センサ
２８ トルクコンバータ出力軸回転センサ
３０Ａ，３０Ｂ 油圧ポンプ
３１Ａ 第１方向制御弁
３１Ｂ 第２方向制御弁
３７ ピッチバック制御弁
４１ ピッチ・チルト切換用電磁切換弁
Ｌ 実走行距離
Ｌ0 掘削開始点
Ｌa 運土移行点
Ｌb 排土開始点
Ｌd 排土地点
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブルドーザのドージング装置に関し、より詳しくはオペレータのティーチドージングに基づき掘削〜運土〜排土の自動化を図る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブルドーザによるドージング作業は、ブルドーザを運転操作するオペレータのマニュアル操作により行われるのが一般的である。このオペレータによる操作は、ブレードの上昇操作もしくは下降操作、更にはチルト操作およびピッチ操作を行って、車体の走行滑り（シュースリップ）を回避しながらブレードに加わる掘削運土による負荷量を一定に保って行われている。
【０００３】
ところが、このようなオペレータのマニュアル操作によるドージング作業は熟練を要するものであり、また、たとえ熟練のオペレータであっても操作頻度が多くて多大の疲労を伴うという問題点があった。そこで、このような問題点を解消するために、ドージング作業の自動化に関する技術がいろいろと提案され、また実用化されている。これら自動ドージング技術の例として、例えば特公昭５５ー３６７７６号公報においては、ブレードに加わる負荷に応じてブレードのリフト量を制御するようにしたものが提案され、また例えば特開平７ー４８８５５号公報においては、ブレードの対地刃先位置を制御するようにしたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている自動ドージング技術では、現場の作業形態もしくは土質等を考慮したものではないために、実際の現場の施工形態に対応させるのが困難であるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、現場の作業形態もしくは土質に即した自動ドージングを可能にするブルドーザのドージング装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるブルドーザのドージング装置は、
車体の前方にブレードが配設されるブルドーザのドージング装置であって、
（ａ）ブルドーザの実走行距離に対して、ブレードに加わる実牽引力，ブレードの対地刃先位置，ブレード前面の土砂の満杯率およびブレードのピッチ角のそれぞれの関係に係り、作業形態もしくは土質に即したデータを記憶する記憶手段、
（ｂ）ブルドーザの実走行距離を計測する計測手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているデータに基づき、前記計測手段により計測される実走行距離に対し前記ブレードを所望の姿勢に制御する信号を出力するブレード制御手段および
（ｄ）前記ブレード制御手段から出力される信号に基づいて前記ブレードの姿勢を制御するブレードリフトシリンダおよびブレードピッチシリンダ
を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明においては、ブルドーザの実走行距離に対して、ブレードに加わる実牽引力の関係、ブレードの対地刃先位置の関係、ブレード前面の土砂の満杯率の関係およびブレードのピッチ角のそれぞれの関係に係り、作業形態もしくは土質に即したデータが予め記憶手段に記憶されており、実際のドージング作業時には、これら記憶されているデータに基づき、ブルドーザの実走行距離を計測する計測手段により計測される実走行距離に対し、ブレード制御手段から前記ブレードの姿勢を制御する信号が出力され、この信号に基づいてブレードリフトシリンダおよびブレードピッチシリンダが制御される。前記データは、当該ブルドーザのティーチング操作により設定されて前記記憶手段に記憶されるのが好ましい。こうして、前記各データがオペレータのマニュアルドージングに基づき作成され、この作成されたデータに基づきドージング作業が実行されるので、掘削開始点，掘削から運土への移行地点，排土方式，排土地点および掘削作業・運土作業における一連のブレードの制御を現場の作業形態もしくは土質に即した形で自動化することができる。ここで、ブルドーザの運転開始後に対地刃先位置が地面に達した位置を掘削開始点とし、ブレード前面の土砂が満杯になってそのブレードのピッチ角が運土姿勢になった位置を掘削から運土への移行点とし、運土時にブレード上げもしくはピッチダンプ操作を行った位置を排土開始点とし、後進を開始した位置を排土点とするのが好適である。なお、前記ティーチング操作は、マニュアルのみでなく、自動ドージング中にオペレータがマニュアル介入しながら行うようにしても良い。
【０００８】
本発明において、前記記憶手段に記憶されるデータは、ある実走行距離の前後に微小距離幅を設定し、この微小距離幅における計測値の平均値より求められるのが好適である。これにより、ティーチング操作に基づいて得られるデータに微小の変動幅があっても制御におけるハンチングを防止することができる。
【０００９】
本発明において、前記記憶手段に記憶されるブルドーザの実走行距離に対する実牽引力値のデータは、ブレードに加わる実牽引力を目標牽引力に一致させるブレードリフト制御におけるその目標牽引力値として設定されるのが好ましい。また、ブルドーザの実走行距離に対するブレードの対地刃先位置のデータは、ブレードの対地刃先位置を目標対地刃先位置に一致させるブレード平滑補正制御におけるその目標対地刃先位置として設定されるのが好ましい。さらに、ブルドーザの実走行距離に対するブレードのピッチ角のデータは、当該ブルドーザの排土モードでのピッチ角を目標ピッチ角に一致させるブレードピッチ制御におけるその目標ピッチ角として設定されるのが好ましい。
【００１０】
また、前記記憶手段に記憶されているデータは学習によって補正されるのが好ましい。これによって、ドージング作業の進行に伴って作業形態もしくは土質が逐次変化したとしても、その変化に応じて常に適正なティーチングを行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるブルドーザのドージング装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施例に係るブルドーザの外観斜視図が、図２に同ブルドーザの側面図がそれぞれ示されている。
【００１３】
本実施例のブルドーザ１において、このブルドーザ１の車体２上には、後述のエンジン２０を収納しているボンネット３、およびブルドーザ１を運転操作するオペレータの運転室４が設けられている。また、車体２の前進方向における左右の各側部には、車体２を前進，後進および旋回させる履帯５（右側部の履帯は図示されていない）が設けられている。これら両履帯５は、エンジン２０から伝達される駆動力によって対応するスプロケット６により各履帯５毎に独立して駆動される。
【００１４】
車体２の前方にはブレード７が配設されている。このブレード７は、左および右のストレートフレーム８，９の先端部に支持されるとともに、これらストレートフレーム８，９の基端部はトラニオン１０（右側部のトラニオンは図示されていない）を介して車体２に枢支され、これによってブレード７は車体２に対して上昇・下降可能なように支持されている。さらに、車体２の両側部前方には、ブレード７を上昇，下降させる左右一対のブレードリフトシリンダ１１，１２が設けられている。これらブレードリフトシリンダ１１，１２は、基端部が車体２に回転自在に装着されるヨーク１３に支持されるとともに、他端部がブレード７の背面に枢支されている。また、ブレード７を後述の掘削姿勢，ピッチダンプ姿勢およびピッチバック姿勢にそれぞれ制御するために、このブレード７と左右の各ストレートフレーム８，９との間にはブレードピッチシリンダ１４，１５が設けられている。
【００１５】
前記車体２には、ヨーク１３の回動角、言い換えればブレードリフトシリンダ１１，１２の回動角を検出するヨーク角センサ１６ａ，１６ｂ（右側部のヨーク角センサは図示されていない）が設けられ、各ブレードリフトシリンダ１１，１２にはそれらブレードリフトシリンダ１１，１２のシリンダストロークを検出するストロークセンサ１９ａ，１９ｂ（図３にのみ図示する）が設けられている。また、図３の油圧回路図に示されているように、ブレードリフトシリンダ１１，１２のヘッド側およびボトム側へそれぞれ油圧を供給する油圧管路の途中には、各ブレードリフトシリンダ１１，１２のヘッド側油圧およびボトム側油圧をそれぞれ検出する油圧センサ１７H ，１７B が設けられている。これらヨーク角センサ１６ａ，１６ｂ，ストロークセンサ１９ａ，１９ｂおよび各油圧センサ１７H ，１７B の出力はマイコンよりなるコントローラ１８に入力される。
【００１６】
次に、動力伝達系統が示されている図４において、エンジン２０からの回転駆動力は、ダンパー２１および作業機油圧ポンプを含む各種油圧ポンプを駆動するＰＴＯ２２を介して、トルクコンバータ２３ａおよびロックアップクラッチ２３ｂを有するトルクコンバータユニット２３に伝達される。次に、このトルクコンバータユニット２３の出力軸から、回転駆動力はその出力軸に入力軸が連結されている例えば遊星歯車湿式多板式クラッチ変速機であるトランスミッション２４に伝達される。このトランスミッション２４は、前進クラッチ２４ａ，後進クラッチ２４ｂおよび１速乃至３速クラッチ２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを有してトランスミッション２４の出力軸は前後進３段階の速度で回転されるようになっている。続いて、このトランスミッション２４の出力軸からその回転駆動力は、ピニオン２５ａおよびベベルギア２５ｂ、更には左右一対の操向クラッチ２５ｃおよび操向ブレーキ２５ｄが配されている横軸２５ｅを有する操向ユニット２５を介して左右一対の各終減速機構２６に伝達されて履帯５（図４には図示せず）を走行させる各スプロケット６が駆動されるようになっている。なお、符号２７はエンジン２０の回転数を検出するエンジン回転センサであり、符号２８はトルクコンバータユニット２３の出力軸の回転数を検出するトルクコンバータ出力軸回転センサである。
【００１７】
前記エンジン回転センサ２７からのエンジン２０の回転数データ，トルクコンバータ出力軸回転センサ２８からのトルクコンバータユニット２３の出力軸の回転数データおよびロックアップ切換スイッチ（図示せず）からのトルクコンバータユニット２３のロックアップオン・オフの切換えによるロックアップ（Ｌ／Ｕ）・トルコン（Ｔ／Ｃ）選択指示は前記コントローラ１８（図３参照）に入力される。
【００１８】
次に、図３を参照しながら、本実施例におけるブレードピッチシリンダ１４，１５によるブレード７のピッチ操作回路について説明する。なお、この油圧回路においてブレードリフトシリンダ１１，１２の操作によるブレード７のリフト操作回路については省略されている。
【００１９】
この油圧回路図において、左側のブレードピッチシリンダ１４に油圧を供給する固定容量型の油圧ポンプ３０Ａの吐出管路には第１方向制御弁３１Ａが接続され、右側のブレードピッチシリンダ１５に油圧を供給する固定容量型の油圧ポンプ３０Ｂの吐出管路には第２方向制御弁３１Ｂが接続されている。また、アシスト用油圧ポンプ３２Ａの吐出管路はアシスト用電磁弁３３Ａを介して油圧ポンプ３０Ａの吐出管路に接続され、アシスト用油圧ポンプ３２Ｂの吐出管路はアシスト用電磁弁３３Ｂを介して油圧ポンプ３０Ｂの吐出管路に接続されている。
【００２０】
パイロット用ポンプ３４の吐出管路は操作レバー３５のパイロット用制御弁３６に接続されている。このパイロット用制御弁３６は、ピッチバック制御弁３７を介して左チルト制限弁３８に、またピッチダンプ制御弁３９を介して右チルト制限弁４０にそれぞれ接続されるとともに、ピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１を介して第２方向制御弁３１Ｂに接続されている。また、このパイロット用制御弁３６は、ピッチバック制御弁３７，左チルト制限弁３８およびピッチダンプ制御弁３９，右チルト制限弁４０を介して第１方向制御弁３１Ａに接続されている。
【００２１】
前記操作レバー３５にはピッチバック切換スイッチ３５Ａとピッチダンプ切換スイッチ３５Ｂとが設けられ、これら各切換スイッチ３５Ａ，３５Ｂはコントローラ１８に接続されている。
【００２２】
前記コントローラ１８の出力信号は、アシスト用電磁弁３３Ａ，３３Ｂ，ピッチバック制御弁３７，ピッチダンプ制御弁３９，左チルト制限弁３８，右チルト制限弁４０およびピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１に入力されてそれら各弁を制御する。
【００２３】
こうして、コントローラ１８によりブレードピッチバック指令が出力されると、ピッチバック制御弁３７はＡ位置に切り換わり、ピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１もＡ位置に切り換わるとともに、このコントローラ１８からの指令信号がアシスト用電磁弁３３Ａ，３３Ｂに入力されてそれらアシスト用電磁弁３３Ａ，３３ＢがＡ位置に切り換わる。このためアシスト用油圧ポンプ３２Ａ，３２Ｂからの吐出流量が油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂの吐出管路に合流する。このときパイロット用ポンプ３４からのパイロット圧はピッチバック制御弁３７および左チルト制限弁３８を介して第１方向制御弁３１Ａの操作部と、ピッチバック制御弁３７，左チルト制限弁３８およびピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１を介して第２方向制御弁３１Ｂの操作部とに加わる。これにより、第１方向制御弁３１Ａおよび第２方向制御弁３１ＢがＢ位置に切り換えられ、油圧ポンプ３０Ａから吐出される圧油は第１方向制御弁３１Ａを通ってブレードピッチシリンダ１４のヘッド室に流入するとともに、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される圧油は第２方向制御弁３１Ｂを通ってブレードピッチシリンダ１５のヘッド室に流入する。これによって、ブレードピッチシリンダ１４，１５は同時に短縮してブレード７はピッチバック（後傾）を迅速に行って、ブレード７は掘削姿勢から運土姿勢へ移行する。
【００２４】
また、コントローラ１８によりブレードピッチダンプ指令が出力されると、ピッチダンプ制御弁３９はＡ位置に切り換わり、ピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１もＡ位置に切り換わるとともに、このコントローラ１８からの指令信号がアシスト用電磁弁３３Ａ，３３Ｂに入力されてそれらアシスト用電磁弁３３Ａ，３３ＢがＡ位置に切り換わる。このためアシスト用油圧ポンプ３２Ａ，３２Ｂからの吐出流量が油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂの吐出管路に合流する。このときパイロット用ポンプ３４からのパイロット圧はピッチダンプ制御弁３９および右チルト制限弁４０を介して第１方向制御弁３１Ａの操作部と、ピッチバック制御弁３７，左チルト制限弁３８およびピッチ・チルト切換用電磁切換弁４１を介して第２方向制御弁３１Ｂの操作部とに加わる。これにより、第１方向制御弁３１Ａおよび第２方向制御弁３１ＢがＡ位置に切り換えられ、油圧ポンプ３０Ａから吐出される圧油は第１方向制御弁３１Ａを通ってブレードピッチシリンダ１４のボトム室に流入するとともに、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される圧油は第２方向制御弁３１Ｂを通ってブレードピッチシリンダ１５のボトム室に流入する。これによって、ブレードピッチシリンダ１４，１５は同時に伸長してブレード７はピッチダンプ（前傾）を迅速に行って、ブレード７は運土姿勢から排土姿勢へ移行する。
【００２５】
本実施例のブルドーザ１においては、まずオペレータによるティーチドージングが実行され、このティーチドージング時に得られたデータに基づき自動運転が実行される。次に、本実施例のドージング作業の手順を図５に示されるフローチャートによって説明する。
【００２６】
Ｓ１：オペレータのマニュアルドージング（ティーチング操作）を実行する。
Ｓ２：ティーチング操作時のセンシングにより、自動運転モード時のブレード７の姿勢制御に関する次の４種類のマップ（図６参照）をコントローラ１８の記憶手段に初期値として記憶する。ここで、ブルドーザ１の実走行距離Ｌは、例えばドップラーセンサにより検出される実車速もしくは履帯用スプロケットの回転数より検出される実車速を積分することにより計測される。なお、この実走行距離Ｌは、これ以外に、人工衛星によるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いてリアルタイムキネマティクス法あるいはディファレンシャル法による位置計測手段により計測しても良い。
【００２７】
▲１▼実走行距離Ｌに対する目標牽引力Ｆ0 の関係を示すマップ（図６（ａ））
この目標牽引力Ｆ0 は、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この目標牽引力Ｆ0 は、掘削モードにおいて掘削開始点Ｌ0 から徐々に増加して略一定値になる値を示し、運土モードにおいて運土移行点Ｌa から徐々に減少して一定値になる値を示し、排土モードにおいて単調減少する値を示す。
▲２▼実走行距離Ｌに対する目標対地刃先位置ψ0 の関係を示すマップ（図６（ｂ））
この対地刃先位置ψ0 についても、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この対地刃先位置ψ0 は、走行を開始してから掘削開始点Ｌ0 に至るまでにおいて一定値を示し、掘削モードにおいて掘削開始点Ｌ0 から徐々に減少して一定値になる値を示し、運土モードにおいて徐々に増加して一定値になる値を示し、排土モードにおいて単調増加する値を示す。
▲３▼実走行距離Ｌに対する目標ブレード満杯率Ｑ0 の関係を示すマップ（図６（ｃ））
この目標ブレード満杯率Ｑ0 についても、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この目標ブレード満杯率Ｑ0 は、掘削モードにおいて掘削開始点Ｌ0 から徐々に増加する値を示し、運土モードにおいて一定値を示し、排土モードにおいて単調減少する値を示す。
▲４▼実走行距離Ｌに対する目標ピッチ角α0 の関係を示すマップ（図６（ｄ））この目標ピッチ角α0 についてもやはり、運転モードが自動掘削モードであるか、自動運土モードであるか、自動排土モードであるかによって異なる値になる。すなわち、この目標ピッチ角α0 は、走行を開始してから掘削開始点Ｌ0 に至るまで、および掘削モードにおいて一定値を示し、運土モードにおいて運土移行点Ｌa から徐々に減少して一定値になる値を示し、排土モードにおいて単調増加する値を示す。
【００２８】
なお、これらデータを作成するに際して、特定の走行距離Ｌp に対する目標牽引力Ｆ0 ，目標対地刃先位置ψ0 ，目標ブレード満杯率Ｑ0 および目標ピッチ角α0 の値は、図７に示されているように、この走行距離Ｌp の前後の微小区間（−ΔＬ〜＋ΔＬ）の計測値の平均値から得るようにするのが好ましい。
【００２９】
このように作成されたマップにおいて、対地刃先位置が地面（Ｇ．Ｌ）に達した位置が掘削開始点Ｌ0 に設定され、ブレード前面の土砂が満杯になりブレードピッチ角が運土姿勢になった位置が運土移行点Ｌa に設定され、ブレード上げもしくはピッチダンプ操作が行われた位置が排土開始点Ｌb に設定され、後進が開始された位置が排土地点Ｌd に設定される。
【００３０】
Ｓ３：このようにして記憶された各データのうち、▲１▼の実走行距離Ｌ〜目標牽引力Ｆ0 のマップをブレードリフト制御（負荷制御）における目標牽引力値として設定し、▲２▼の実走行距離Ｌ〜目標対地刃先位置ψ0 のマップをブレード平滑補正制御における目標対地刃先位置として設定する。また、▲４▼の実走行距離Ｌ〜目標ピッチ角α0 のマップをブレードピッチ制御における目標ピッチ角として設定する。一方、▲３▼の実走行距離Ｌ〜目標ブレード満杯率Ｑ0 のマップについては前記ブレードリフト制御もしくはブレードピッチ制御における補助データとして利用する。
【００３１】
Ｓ４：こうして、ブレードリフト制御，ブレード平滑補正制御およびブレードピッチ制御の目標値が設定されると、これら目標値に基づいて自動ドージングを実行する。
【００３２】
この自動ドージングにおいて、ブレードリフト制御およびブレード平滑補正制御は次のように実行される。
【００３３】
まず、▲１▼目標牽引力Ｆ0 と実牽引力との牽引力差ΔＦおよび、▲２▼目標対置刃先位置ψ0 と移動平均ストレートフレーム絶対角度ψ2 （左右のストレートフレーム８，９に対して平均化された車体２に対するストレートフレーム相対角度ψ1 と、車体２の傾斜角度とによって得られるストレートフレーム絶対角度の所定時間の移動平均値）との対置刃先位置差Δψを求め、走行滑りであると検知される場合と走行滑りでないと検知される場合とに分けて次のように処理を行う。
１）走行滑りであると検知される場合には、ブレード７に加わる掘削押土の負荷量を軽減して走行滑りを回避するために、図示されないスリップ制御特性マップによりブレード７を上昇させるリフト操作量ＱS を得る。
２）走行滑りでないと検知される場合には、次のリフト操作量Ｑ1 ，Ｑ2 を得る。
▲１▼目標牽引力Ｆ0 と補正後実牽引力（実牽引力から車体２の傾斜角度に対応する負荷補正分を差し引いたもの）Ｆとの牽引力差ΔＦにより、図８に示されている負荷制御特性マップから補正後牽引力Ｆが目標牽引力Ｆ0 に一致するようにブレード７を上昇もしくは下降させるリフト操作量Ｑ1 を得る。
▲２▼次に、目標対置刃先位置ψ0 と移動平均ストレートフレーム絶対角度ψ2 との対置刃先位置差Δψにより、図９に示されているような整地制御特性マップから移動平均ストレートフレーム絶対角度ψ2 が目標対置刃先位置ψ0 に一致するようにブレード７を上昇もしくは下降させるリフト操作量Ｑ2 を得る。
▲３▼続いて、これらリフト操作量Ｑ1 ，Ｑ2 を牽引力差ΔＦにより図１０に示されているような負荷−整地制御重み付け特性マップにしたがって重み付けにより加算したリフト操作量ＱT を得る。
【００３４】
このようにして各リフト操作量ＱS ，ＱT が得られると、これらリフト操作量ＱS ，ＱT はブレードリフトシリンダ１１，１２を制御するブレードリフトシリンダコントローラに供給され、各リフト操作量ＱS ，ＱT に基づきリフト弁アクチュエータおよびリフトシリンダ操作弁を介してブレードリフトシリンダ１１，１２が駆動制御され、ブレード７を上昇もしくは下降させる所望の制御が行われる。
【００３５】
一方、ブレードピッチ制御は、土砂押し上げ（盛り上げ）による排土作業の自動運転時に実行される。すなわち、実走行距離Ｌが排土開始点Ｌb に達したときには、図６（ｄ）に示されるマップにしたがってブレード７のピッチ制御が実行される。
【００３６】
次に、実走行距離Ｌ〜目標ブレード満杯率Ｑ0 との関係マップはブレードリフト制御もしくはブレードピッチ制御における補助データとして利用される。この満杯率Ｑは、ブレード７に加わる垂直反力（ブレードリフトシリンダ１１，１２による押付け力）ＦV および水平反力（補正後実牽引力）ＦH の比ＦV ／ＦH との間にピッチ角αをパラメータとする相関関係にあることから（図１１）、この垂直反力と水平反力との比ＦV ／ＦH とピッチ角αとから算出される。そこで、予め記憶されている運土移行点Ｌa および排土開始点Ｌb を、満杯率Ｑの値によって、言い換えれば比ＦV ／ＦH の値によって補正することで、より精度の高いドージング制御を実行することができる。
【００３７】
本実施例においては、ティーチング操作を、オペレータのマニュアルのみで行うものとしたが、自動ドージング中にオペレータがマニュアル介入しながら行うようにしても良い。
【００３８】
本実施例において、ティーチング操作により得られたデータは学習によって補正されるのが好ましい。こうすることで、ドージング作業の進行に伴って作業形態もしくは土質が逐次変化したとしても、その変化に応じて常に適正なティーチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ブルドーザの外観斜視図である。
【図２】図２は、ブルドーザの側面図である。
【図３】図３は、ブルドーザのピッチ操作回路を示す油圧回路図である。
【図４】図４は、動力伝達系統のスケルトン図である。
【図５】図５は、ドージング作業の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、自動運転モード時のブレードの姿勢制御に関するマップを示すグラフである。
【図７】図７は、マップデータの作成法を説明する図である。
【図８】図８は、負荷制御特性マップのグラフである。
【図９】図９は、整地制御特性マップのグラフである。
【図１０】図１０は、負荷−整地制御重み付け特性マップのグラフである。
【図１１】図１１は比ＦV ／ＦH に対する満杯率Ｑの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ブルドーザ
２ 車体
５ 履帯
６ スプロケット
７ ブレード
１０ トラニオン
１１，１２ ブレードリフトシリンダ
１３ ヨーク
１４，１５ ブレードピッチシリンダ
１６ａ，１６ｂ ヨーク角センサ
１７H ，１７B 油圧センサ
１８ コントローラ（記憶手段，ブレード制御手段）
１９ａ，１９ｂ スロトークセンサ
２０ エンジン
２３ トルクコンバータユニット
２４ トランスミッション
２５ 操向ユニット
２７ エンジン回転センサ
２８ トルクコンバータ出力軸回転センサ
３０Ａ，３０Ｂ 油圧ポンプ
３１Ａ 第１方向制御弁
３１Ｂ 第２方向制御弁
３７ ピッチバック制御弁
４１ ピッチ・チルト切換用電磁切換弁
Ｌ 実走行距離
Ｌ0 掘削開始点
Ｌa 運土移行点
Ｌb 排土開始点
Ｌd 排土地点
Claims (7)
- 車体の前方にブレードが配設されるブルドーザのドージング装置であって、
（ａ）ブルドーザの実走行距離に対して、ブレードに加わる実牽引力，ブレードの対地刃先位置，ブレード前面の土砂の満杯率およびブレードのピッチ角のそれぞれの関係に係り、作業形態もしくは土質に即したデータを記憶する記憶手段、
（ｂ）ブルドーザの実走行距離を計測する計測手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているデータに基づき、前記計測手段により計測される実走行距離に対し前記ブレードを所望の姿勢に制御する信号を出力するブレード制御手段および
（ｄ）前記ブレード制御手段から出力される信号に基づいて前記ブレードの姿勢を制御するブレードリフトシリンダおよびブレードピッチシリンダ
を備えることを特徴とするブルドーザのドージング装置。 - 前記データは、当該ブルドーザのティーチング操作により設定されて前記記憶手段に記憶される請求項１に記載のブルドーザのドージング装置。
- 前記記憶手段に記憶されるデータは、ある実走行距離の前後に微小距離幅を設定し、この微小距離幅における計測値の平均値より求められる請求項２に記載のブルドーザのドージング装置。
- 前記記憶手段に記憶されるブルドーザの実走行距離に対する実牽引力値のデータは、ブレードに加わる実牽引力を目標牽引力に一致させるブレードリフト制御におけるその目標牽引力値として設定されるものである請求項１〜３のうちのいずれかに記載のブルドーザのドージング装置。
- 前記記憶手段に記憶されるブルドーザの実走行距離に対するブレードの対地刃先位置のデータは、ブレードの対地刃先位置を目標対地刃先位置に一致させるブレード平滑補正制御におけるその目標対地刃先位置として設定されるものである請求項１〜３のうちのいずれかに記載のブルドーザのドージング装置。
- 前記記憶手段に記憶されるブルドーザの実走行距離に対するブレードのピッチ角のデータは、当該ブルドーザの排土モードでのピッチ角を目標ピッチ角に一致させるブレードピッチ制御におけるその目標ピッチ角として設定されるものである請求項１〜３のうちのいずれかに記載のブルドーザのドージング装置。
- 前記記憶手段に記憶されているデータは学習によって補正される請求項１〜６のうちのいずれかに記載のブルドーザのドージング装置。
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