JP4057087B2 - 作業用具の跳ね返り制御方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的に、マシンに取り付けられる作業用具の制御に関する。より詳細には、本発明は、使用中の作業用具の跳ね返りを排除することに関する。
【0002】
【従来の技術】
モータグレーダのような多くのマシンにおいて、ブレードすなわち作業用具が地面をならすのに用いられるとき、マシンが跳ねたり跳ね返ろうとすることがある。このために、道路の表面が波形になったりまたは起伏が多くなり、道路の表面を2回か3回以上、作業し直すことが必要となる。これは、一般的に、アクチュエータが所定の位置にロックされ上方または下方に動くことができないという事実に起因する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
公知のマシンにおいて、オペレータがブレードを上昇させブレード角を変えたり、またはオペレータが跳ね返りを検出するとマシン速度を減少させることが一般的な実践操作である。しかしながら、オペレータが跳ね返りを検出するまでには、既に広い領域で影響を受けている。跳ね返りの最初の開始時を検出し、このときに調整的な計測を行なうことが望ましい。
本発明は上述の1つか2つ以上の問題を解決する。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の1態様において、電気油圧システムを有するマシンに取付けられている作業用具の跳ね返りを制御する方法を提供する。この電気油圧システムは、マイクロプロセッサ、マシンと作業用具との間に接続されているアクチュエータ装置、リザーバから流体を受け取る加圧流体源、該加圧流体源とアクチュエータとの間に配置されている電気油圧式方向制御バルブ、マイクロプロセッサに電気的に接続されており電気油圧式方向制御バルブの動きを制御するように作動する制御レバーを含む。この方法は、跳ね返りの開始を検出し、アクチュエータ装置における圧力レベルを変更して跳ね返りを排除する、段階を含む。
本発明は、アクチュエータ内の圧力を変更し、最低のしきい値のピーク間の圧力レベルを維持し、これにより作動力を制御することによって、跳ね返りの最初の開始時に、作業用具の跳ね返りを自動的に制御する方法を提供する。
【0005】
【実施例】
図面の図1を参照すると、モータグレーダ10のようなマシンの前部が図示されている。モータグレーダ10の前部は、フレーム12、該フレーム12に接続されている操縦可能な一対のフロントホイール14、ブレード16のような単一の作業部材、第1および第2アクチュエータ18、20のようなアクチュエータ装置17を含む。第1および第2のアクチュエータ18、20の各々はヘッド端部22とロッド端部23を有する。本実施例で用いるアクチュエータ装置という用語を用いることは、2つのアクチュエータしか図示し記載していないが、1つか2つまたは3つ以上のアクチュエータを意味する。
図2を参照すると、ブレード16を制御するための電気油圧システム24が図示されている。電気油圧システム24は、リザーバ28から流体を受け取り、加圧流体を、個々の第1および第2電気油圧式方向制御バルブ30、32のような電気油圧式方向制御バルブ装置29を介して個々の第1および第2のアクチュエータ18、20のようなアクチュエータ装置17に供給する、可変容量形ポンプ26のような加圧流体源を含む。第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32の各々は、電気信号をマイクロプロセッサ36から受信することに応答して、閉じた、ニュートラル(N)位置から第1および第2の作動位置(R,L)位置及びフロート(F)位置まで公知の手段で可動である。
【0006】
第1の電気油圧式方向制御バルブ30は、導管38、40によって第1アクチュエータ18のヘッド端部22およびロッド端部23に接続されている。第2の電気油圧制御バルブ32は、導管42、44によって第2アクチュエータ20のヘッド端部22およびロッド端部23にそれぞれ接続されている。第1可変圧力リリーフバルブ46は、第1のシャトルバルブ48を介して導管38、40に接続されており、リリーフバルブ46のリリーフ設定値は、マイクロプロセッサ36から受信した第1の電気信号に応答して制御される。第2の可変圧力リリーフバルブ52は第2シャトルバルブ50を介して導管42、44に接続されており、これのリリーフ設定値は、マイクロプロセッサ36から受信した第2の電気信号に応答して制御される。第1および第2のシャトルバルブ48、52のそれぞれは、公知の方法で、各可変リリーフバルブ46、50に、これに対応する導管38、40および42、44から最高圧力信号を送信するように作動する。第1および第2の可変リリーフバルブ46、50のそれぞれは従来の手段でリザーバ28に接続されている。
【0007】
第1圧力センサー56は、第1アクチュエータ18のヘッド端部22に接続されており、ヘッド端部22の圧力を表す電気信号がマイクロプロセッサ36に送信される。第2圧力センサー57が第1アクチュエータ18のロッド端部23に接続されており、ロッド端部23の圧力を表す電気信号がマイクロプロセッサ36に送信される。第3の圧力センサー58が第2のアクチュエータ20のヘッド端部22に接続されており、これの圧力を表す電気信号がマイクロプロセッサ36に送信される。第4の圧力センサー59が第2のアクチュエータ20のロッド端部23に接続されており、これの圧力を表す電気信号がマイクロプロセッサ36に送信される。
各第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32を付勢するマイクロプロセッサ36からの電気信号が、マイクロプロセッサ36に電気的に接続されている個々の制御レバー60、62のような制御レバー機構69の動きに応答して発生する。第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32の双方を、本発明の本質から逸脱することなく1つの制御レバーにより制御できる。各制御レバー60、62の動きは、各ニュートラル(N)、上昇(R)、下降(L)、およびフロート(F)位置の間でマシンオペレータによって開始される。与えられた方向における各制御レバー60、62の動きの程度は、マイクロプロセッサ36に電気的に伝送され、マイクロプロセッサ36から各第1および第2の電気油圧制御バルブ30、32に送信された電気信号の大きさを決定する。上述したように、各第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32は、マイクロプロセッサ36から受信した電気信号に比例して動く。
【0008】
制御レバー60、62の各々には、マイクロプロセッサ36に電気的に接続されているスイッチ64が取付けられている。スイッチ64のいずれかを押し、対応する制御レバー60/62を動かすことによって、1つの制御レバー60/62の動きを表す同一の電気信号を第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32に同時に送るようにマイクロプロセッサ36を調整する。従って、制御レバー60/62の1つだけの動きで双方のアクチュエータ18/20がともに同じ速度で動くことになる。スイッチ64の他方が押され、これに対応するレバー60/62が動かされた場合にも同様のことが起きる。スイッチ64の双方が同時に押された場合、制御レバー60、62は互いに独立して作動し、各アクチュエータ18、20を一般的な手段で別個に制御する。
【0009】
可変力制御66が設けられており、マイクロプロセッサ36に電気的に接続されている。可変力制御66は、第1および第2の圧力セレクタノブ68、70を含む。第1及び第2の圧力セレクタノブ68、70の各々は、“OFF”位置から“UP”位置または“DOWN”位置に可動である。圧力設定値の大きさは、各セレクタノブ68、70を“OFF”位置から“UP”位置または“DOWN”位置に動かすことによって上昇する。可変力制御66を跳ね返り制御だけのために利用するために、単一のオン/オフスイッチを設け油圧システムを調整して跳ね返り制御を行なうようにできる。
電気油圧システムの数々の形態を本発明の本質から逸脱することなく用いることができる。例えば、第1および第2のアクチュエータ18、20のヘッド端部およびロッド端部22、23における圧力を検出することが図示され記載されているが、各アクチュエータ18、20が伸びた位置を検出することを用いることができる。同様に、異なる圧力セレクタノブ68、70が図示されているが、本発明の電気油圧システム24は、1個の圧力セレクタノブのみを用いて、アクチュエータ18、20によりブレード16が受ける力を制御できる。
【0010】
図1に示したマシン10と図2において示した電気油圧システム24の作動において、オペレータは、ブレード16を動かすために、制御レバー60、62の双方に入力を同方向に行なう。オペレータが制御レバー60、62の双方を“R”すなわち上昇位置の方向に動かす場合、各制御レバー60、62の動きの程度に比例する電気信号がマイクロプロセッサ36に送られる。各制御レバー60、62から受信された信号が、信号の大きさとレバーの動きの方向を一致させるように処理される。第1および第2のレバー60、62から受信された信号に比例する各電気信号が各電気油圧式方向制御バルブ30、32に送信され、各方向付けバルブ30、32を比例的に動かし、加圧流体をポンプ26から各アクチュエータ18、20のロッド端部23に送りブレード16を上げる。ブレード16を下げるためには、オペレータが各制御レバー60、62を“L”すなわち下降位置の方向に動かす。各制御レバー60、62の位置を表す電気信号がマイクロプロセッサ36に送られて、マイクロプロセッサ36は比例信号を各電気油圧式方向制御バルブ30、32に送り、加圧流体をアクチュエータ18、20のヘッド端部22に向けて、ブレード16を下降させる。公知のように、各制御レバー60、62を“F”すなわちフロート位置に動かすことによってブレード16を“フロート”位置に配置できる。フロート位置において、各アクチュエータ18、20のヘッドおよびロッド端部22、23が互いに接続されリザバー28に接続されている。この位置において、ブレード16とこれに組み合わされる部品の重量以外に下降力をブレードに与えることなく、ブレード16は作用表面の上面に沿って摺動すなわちフロートできる。
【0011】
本分野において公知のように、制御レバー60、62の一つだけを動かすことによって、または制御レバー60、62の一方を他方より多少動かすことによって、ブレード16の片面を他方の片面よりも高くしたり又は低くすることができる。一般的に、これはマシンによって行なわれる作動に左右される。
上述したように、ブレード16を上下運動させることは、制御レバー60、62の双方が同時に動かすことを必要とする。公知のように、制御レバー60、62の双方を同時に動かすためには、オペレータは両手を使わなければならない。本構造において、制御レバー60、62の1つの動きにより、アクチュエータ18、20の双方が同時に、また同速で動くことになる。双方のアクチュエータ18、20を同時に動かすために、オペレータは、制御レバー60、62の一方のスイッチ64を押すだけである。例えば、オペレータが制御レバー60上のスイッチ64を押すと、電気信号がマイクロプロセッサ36に向けられて、制御レバー60の連続した動きに関して同時信号が電気油圧式方向制御バルブ30、32の双方に向けられるようにマイクロプロセッサ36を調整する。これらの同時信号は1つの制御レバー60の動きに比例する。同様に、オペレータが、第2の制御レバー62の別のスイッチ64を押す場合には、第2の制御レバー62の動きに比例する同時信号が各電気油圧式方向制御バルブ30、32の双方に送られる。これによってオペレータは片手だけでブレード16を上下させることができ、車両を操縦したり、トランスミッションのギアをシフトするような別の操作のためにもう一方の手を自由にできる。
【0012】
双方のスイッチ64が同時に押され、双方のレバー60、62が同時に動かされる場合には、マイクロプロセッサ36は個々の信号を各電気油圧式方向制御バルブ30、32に送るように機能する。
ブレード16に上下方向に一定の力を与えるように、可変力制御66が用いられる。オペレータは各セレクタノブ68、70を圧力作動レベルに関与する所望の位置に動かす。上述したように、この作動圧レベルは最低の圧力レベルから最大の圧力レベルにまで変化できる。ブレード16の一方側に加えられる力が他方側に加えられる力と比較してより大きいために、1個のセレクタノブ68/70を他方側とは異なる位置に配置できることがわかる。オペレータが各セレクタノブ68、70を所望の位置に動かすと、選択された位置が電気的にマイクロプロセッサ36に伝達される。可変ポンプ26から第1および第2電気油圧式方向制御バルブ30、32を介して第1および第2アクチュエータ18、20のヘッド端部22に加圧流体を供給するように、マイクロプロセッサ36は、電気信号を第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32に送る。ブレード16は、下方に動かされて、第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32にマイクロプロセッサ36から送られる電気信号によって決定される速度で作業表面と接触するようになる。同時に、電気信号がマイクロプロセッサ36から各可変圧力リリーフバルブ46、50に送られて、これらの有効作動圧を設定することになる。可変圧力リリーフバルブ46、50の設定値は、セレクタノブ68、70の各設定値に比例する。セレクタノブ68の位置は第1可変圧力リリーフバルブ46の設定値に関係し、セレクタノブ70の位置は第2可変圧力リリーフバルブ50の設定値に関係する。
【0013】
ブレード16とこれに組み合わされる構造の重量のために、望まれるよりも大きい、作業面に対する力が作り出されるので、オペレータは、各セレクタノブ68、70を“UP”に向けて所定場所に設定してもよい。この場合、可変ポンプ26からの加圧流体が各アクチュエータ18、20のロッド端部23に向けられて、アクチュエータ18、20を上げる。しかしながら、圧力レベルは、作業面からブレード16を持ち上げられないほど低いレベルであるが、作業面上に作用する、ブレード16とこれに組み合わされる部品の全重量の力から減ずるのに十分大きいレベルに維持される。上述したように、第1および第2の可変圧力リリーフバルブ46、50の圧力設定値は、各セレクタノブ68、70の選択された位置に従って設定される。
【0014】
制御レバー60、62のいずれかの動きにより可変力制御66が停止される。可変圧制御66をリセットするために、各セレクタノブ68、70は“OFF”位置に、所望であれば所望の一定の力位置に戻らなければならない。
ブレードを固定位置にし、アクチュエータ18、20を固定位置にロックした状態で、通常の地ならし作業中に、またはマシンががたがた揺れる、すなわち硬質な領域を作業中に、作業要素、すなわちブレード16は、跳ね返ったり跳ね上がったりし始めることがある。跳ね返りが発生すると、各アクチュエータ18、20における圧力レベルが変わる。上述したように、地ならし作業を行なう間、第1、第2、第3および第4の圧力センサー56、58が、各アクチュエータ18、20の各ヘッドおよびロッド端部22、23における圧力を絶えず検出し、検出された圧力を表す電気信号をマイクロプロセッサ36に送る。1実施例において、マイクロプロセッサ36は、アクチュエータのヘッドおよびロッド端部のピーク間の圧力レベルを絶えず監視し、ピーク間の圧力レベルを所定のしきい値レベルと比較する。所定のしきい値レベルは、いくつかの方法で求めることができる。例えば、各アクチュエータ18、20のヘッド端部22のみのピーク間の圧力を検出することができ各電気信号がマイクロプロセッサ36に送られるか、あるいは各アクチュエータ18、20のロッド端部23のみのピーク間の圧力を検出して、各電気信号をマイクロプロセッサ36に送ることができる。さらに、各アクチュエータ18、20のヘッド端部およびロッド端部22、23間の圧力差のピーク間の圧力を、マイクロプロセッサ36により求めることができ、しきい値圧力レベルとして用いることができる。しきい値圧力レベルを求める上述の方法のそれぞれを本発明の本質から逸脱することなく用いることができる。
【0015】
ブレード56が跳ね返りを始める場合に発生するような、所定のしきい値レベルを越えるときには、可変力制御66が自動的に調整される、すなわち所定のレベルに、あるいはしきい値圧力レベルの平均に等しい位置にオンされる。上述したように、これは、所望であれば第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32の位置を調整し、第1および第2の可変リリーフバルブ46、50を所定のレベルに、すなわち平均のしきい値圧力レベルに設定する。可変力制御が跳ね返りを制御するようにオンされると、アクチュエータは制御された手段で上下方向に動くことができる。可変力制御66が所定の時間の長さの間、すなわちピーク間の圧力がしきい値の圧力レベル内にあるときまで、作動する。可変力制御66は、第2のより小さい所定のしきい値圧力レベルが得られるまでオフされないのが好ましい。跳ね返りがなくなり、可変力制御66がオフされると、第1および第2の電気油圧式方向制御バルブ30、32が中央の流れブロック位置に戻るので、アクチュエータ18、20が再びロックされる。同時に、第1および第2の可変リリーフバルブ46、50が最大圧力レベルに設定され、リザーバ28への流れを有効に防ぐようになる。可変リリーフバルブ46、50を通る流れを防ぐために、可変リリーフバルブ46、50を最高位置に設定するかわりに、電気的に制御されるブロックバルブを各シャトルバルブ48、52と可変バルブ46、50間のラインとの間に配置できる。
【0016】
ブレード26の跳ね返りは、各アクチュエータ18、20内のピーク間の圧力を検出し制御することによって有効に取り除かれる。さらに、上述の通常のしきい値圧力レベルを早期に検出することによって、跳ね返りが発生すると同時に、跳ね返りを実質的に排除でき、作業表面を波形にしたり、起伏の多い状態にしなくなる。
別の実施例において、マイクロプロセッサ36は、ゲルチェル(Goertzel)アルゴリズムを跳ね返りを検出するのに適用する。ゲルチェルアルゴリズムの出力が所定のしきい値レベルと比較される。この出力が所定のしきい値を越える場合には、跳ね返りが検出され、可変力制御66がオンされて跳ね返りを排除できる。
【0017】
このように、電気油圧システムを有するマシンに取り付けられた作業用具の跳ね返りを制御する方法は、作業要素と作業表面の間の跳ね返りの発生を検出し、フレームと作業用具との間に配置されたアクチュエータ装置内の圧力を変更し跳ね返りを排除する、段階を含む。跳ね返りの発生を検出する段階は、アクチュエータ装置内の作動圧力レベルを絶えず監視し、これを表す電気信号をマイクロプロセッサに送信する段階を含む。マイクロプロセッサは、検出されたピーク間の圧力に基づいた所定のしきい値圧力レベルを形成する。アクチュエータ装置内の圧力レベルを変更する段階は、可変圧力リリーフバルブをアクチュエータ装置に接続し、これの設定値を制御して、しきい値圧力レベル内のピーク間の圧力の平均に等しい圧力レベルを形成する段階を含む。この方法は、さらに跳ね返りが排除されたり、または初期のしきい値圧力レベルが再び形成されると、システムをオフすなわちリセットする段階を含む。
【0018】
前述の記載において、マシンに取り付けられた作業用具の跳ね返りを制御する本発明の方法は、作業用具、すなわちブレードの跳ね返りを、跳ね返りが発生すると同時に有効に実質的に取り除けることが容易にわかる。本発明は、アクチュエータ18、20の圧力を絶えず監視して、所定のしきい値レベル内で圧力の変化を制御することによって、作業表面に対するブレードの好ましくない上下運動を実質的に取り除く。
本発明の別の態様、目的および利点は図面、発明の開示および請求の範囲から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を用いるマシンの一部を表す線図である。
【図2】本発明を組み入れる電気油圧システムを表す部分的概略および部分的線図である。
【符号】
10 モータグレーダ
12 フレーム
14 フロントホイール
16 ブレード
17 アクチュエータ装置
18 第1アクチュエータ
20 第2アクチュエータ
22 ヘッド端部
23 ロッド端部
24 電気油圧システム
26 ポンプ
28 リザーバ
30 第1電気油圧式方向制御バルブ
32 第2電気油圧式方向制御バルブ
36 マイクロプロセッサ
46 第1可変リリーフバルブ
50 第2可変リリーフバルブ
52 第2可変圧力リリーフバルブ
60、62 制御レバー
64 スイッチ
68、70 セレクタノブ

Claims (10)

  1. マイクロプロセッサと、マシンと作業用具との間に接続されたアクチュエータ装置と、リザーバから流体を受け取る加圧流体源と、該加圧流体源と前記アクチュエータ装置との間に配置された電気油圧式方向制御バルブと、前記マイクロプロセッサに電気的に接続されて、前記電気油圧式方向制御バルブの動きを制御することにより前記アクチュエータ装置に加圧流体を送るように作動する制御レバー機構と、を有する電気油圧システムを有する、作業具が取り付けられたマシンにおける作業具の跳ね返り開始後の、作業表面に対する該作業用具の該跳ね返りを制御する方法であって、
    アクチュエータ装置の作動圧力の変化を検出することにより作業面に対する作業用具の跳ね返りの開始を検出し、
    前記アクチュエータ装置内の圧力レベルを変更して前記跳ね返りを排除する、
    段階からなる方法。
  2. 前記アクチュエータ装置内における高い方のピーク圧力と低い方のピーク圧力との間の差を求めて、この高い方のピーク圧力と低い方のピーク圧力との間の差を作動しきい値レベルとして設定する段階を含み、跳ね返りの開始を検出する前記段階は、高い方のピーク圧力と低い方のピーク圧力との間の差を該作動しきい値レベルと比較することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記アクチュエータ装置内の圧力レベルを変更する前記段階において、前記作動しきい値レベルが絶えず監視され、使用中に前記作動しきい値レベルを越える場合には、前記アクチュエータ装置内の前記圧力レベルが変更されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記アクチュエータ装置内の圧力レベルを変更する前記段階において、前記アクチュエータ装置内に前記作業用具の跳ね返りを排除する所定の圧力レベルが形成されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記アクチュエータ装置内の圧力レベルを変更する前記段階において、可変圧力リリーフバルブを前記アクチュエータ装置に接続し、前記可変圧力リリーフバルブの設定値を制御して、前記作動しきい値レベルに等しい前記アクチュエータ装置内の圧力レベルを形成することによって、前記アクチュエータ装置内の前記圧力レベルが変更されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記アクチュエータ装置は、第1および第2のアクチュエータを含んでおり、前記電気油圧式方向制御バルブは、第1および第2の電気油圧式方向制御バルブを含んでおり、前記マイクロプロセッサは前記第1および第2アクチュエータ内の作動圧力を検出するようになっており、跳ね返りの開始を検出する前記段階において、前記第1および第2のアクチュエータ内の前記作動圧力が監視されて作動しきい値レベルを形成し、圧力レベルを変更する前記段階において、使用中に前記作動しきい値レベルを越える場合には、前記作動しきい値レベルを再形成するように前記第1および第2のアクチュエータ内の前記圧力レベルが変更されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記可変圧力リリーフバルブが前記第1のアクチュエータに接続されて、第2の可変圧力リリーフバルブが前記第2のアクチュエータに接続されており、前記アクチュエータ装置内の圧力レベルを変更する前記段階において、前記第1および第2のアクチュエータの圧力レベルのそれぞれが、前記作動しきい値レベルの前記平均に等しい前記圧力レベルを設定することによって変更されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記第1および第2のアクチュエータの各々が、ヘッド端部とロッド端部を有するようになっており、跳ね返りの開始を検出する前記段階において、前記マイクロプロセッサが前記第1および第2のアクチュエータの前記ヘッド端部内の圧力レベルを検出することを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記第1および第2のアクチュエータの各々が、ヘッド端部とロッド端部を有するようになっており、跳ね返りの開始を検出する前記段階において、前記マイクロプロセッサは、前記第1および第2のアクチュエータの前記ロッド端部の前記圧力レベルを検出することを特徴とする請求項7に記載の方法。
  10. 前記第1および第2のアクチュエータの各々が、ヘッド端部とロッド端部を有し、跳ね返りの開始を検出する前記段階において、前記マイクロプロセッサは、前記第1および第2のアクチュエータにおける、それぞれの前記ロッド端部間の圧力差と、それぞれの前記ヘッド端部間の圧力差とを検出することを特徴とする請求項7に記載の方法。
JP01368897A 1996-01-29 1997-01-28 作業用具の跳ね返り制御方法 Expired - Fee Related JP4057087B2 (ja)

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