JP4488413B2 - Mobile work machine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンからの動力を主クラッチを介して推進用の主変速装置に伝達するように構成した機体に、上下方向に揺動操作可能なバケットとブームとを備えたフロントローダを装備し、推進抵抗による動力の変動をエンジン回転数により検出する検出手段と、前記機体の推進と前記フロントローダの作動を制御する制御手段とを備えた移動作業機に関する。 The present invention is equipped with a front loader equipped with a bucket and a boom that can swing in the vertical direction, in an airframe configured to transmit power from an engine to a main transmission for propulsion through a main clutch. Further, the present invention relates to a mobile work machine including detection means for detecting power fluctuation due to propulsion resistance based on engine speed, and control means for controlling the propulsion of the airframe and the operation of the front loader .
例えば、フロントローダを備えた移動作業機においては、操縦者が、機体の推進でバケットの先端を掘削対象物に突入させる操作を行いながら、エンジン音などから推進抵抗を判断し、その判断に基づいた適切なタイミングで、バケットの先端が掘削対象物に突き進むように機体を推進させながら、バケットで掘削対象物を掬い取るようにバケット又はブームを上昇揺動させる複合操作や、機体を停止させながらバケット及びブームを作動停止させる複合操作などを行って、バケットの先端を掘削対象物に突き進ませながらバケットで掘削して掘削物をバケット内に掬い入れる掘削積み込み状態を現出することで、過負荷による不測のエンジン停止などを招くことなく、フロントローダの作動のみで掘削する場合に比較して掘削物を効率良くバケット内に掬い入れられるようになっている。 For example, in a mobile work machine equipped with a front loader , the operator determines the propulsion resistance from the engine sound or the like while performing the operation of causing the tip of the bucket to enter the object to be excavated by propelling the aircraft, and based on the determination While propelling the aircraft so that the tip of the bucket pierces the excavation target at an appropriate timing, while combining the bucket or boom to lift and swing the excavation target with the bucket, or while stopping the aircraft By performing a complex operation that stops the operation of the bucket and boom, etc., the excavation and loading state in which the excavated material is crammed into the bucket by excavating with the bucket while pushing the tip of the bucket into the object to be excavated appears. Efficiently excavated material compared to when excavating only by operating the front loader without causing unexpected engine stoppage due to load It is adapted to be put rake in the packet.
しかしながら、上記のように作業負荷を判断しながら複合操作を適切なタイミングで良好に行うには、操縦者にかなりの熟練や負担を要することになり、その結果、操縦者によって、又、作業時間に比例して増大する操縦者の疲労度によって、作業効率が著しく変化する、あるいは、操縦者の疲労度が高くなるなどの不都合を招くことになる。 However, it takes considerable skill and burden on the operator to perform the composite operation well at an appropriate timing while judging the work load as described above. The operator's fatigue level that increases in proportion to the above will cause inconveniences such as a significant change in work efficiency or an increase in the driver's fatigue level.
そこで、例えば、上記のようなフロントローダを備えた移動作業機においては、操縦者が、自動掘削開始位置まで移動作業機を推進させた後、自動掘削の開始をコントローラに指示すると、予め記憶した自動掘削モードでブーム及びバケットを作動させる自動掘削が行われるように構成して、操縦者の負担軽減や作業効率の向上などを図るようにしたものある(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、上記の構成では、フロントローダによる掘削は自動で行えるものの、その自動掘削を行うためには、操縦者が、自動掘削の開始をコントローラに指示する必要があることから、操縦者の負担を軽減する上において改善の余地がある。 However, in the above configuration, excavation by the front loader can be performed automatically, but in order to perform the automatic excavation, it is necessary for the operator to instruct the controller to start automatic excavation. There is room for improvement in mitigating.
又、効率の良い掘削作業を行うためには、過負荷を招くことなく、機体の推進とフロントローダの作動とを適切に連動させた掘削積み込み状態を現出して、掘削物のバケット内への掬い取り量を多くする必要があるが、上記の構成では、フロントローダによる掘削のみが自動で行われることから、操縦者は、推進抵抗やコントローラの制御作動によるフロントローダの作動などを的確に判断して、機体を適切に操縦する必要があり、結果、操縦者にかなりの熟練や負担を要することになる。 In addition, in order to perform efficient excavation work, an excavation loading state in which the propulsion of the fuselage and the operation of the front loader are appropriately linked without causing an overload appears, and the excavated material is loaded into the bucket. Although it is necessary to increase the amount of scooping, in the above configuration, only excavation by the front loader is automatically performed, so the operator can accurately determine the operation of the front loader by propulsion resistance or controller control operation, etc. Thus, it is necessary to properly control the aircraft, and as a result, the operator needs considerable skill and burden.
本発明の目的は、作業時における操縦者の負担を効果的に軽減するとともに、操縦者の熟練度に関係なく効率良く作業を行えるようにすることにある。 An object of the present invention is to effectively reduce the burden on the operator at the time of work, and to enable efficient work regardless of the skill level of the operator.
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明では、
エンジンからの動力を主クラッチを介して推進用の主変速装置に伝達するように構成した機体に、上下方向に揺動操作可能なバケットとブームとを備えたフロントローダを装備し、推進抵抗による動力の変動をエンジン回転数により検出する検出手段と、前記機体の推進と前記フロントローダの作動を制御する制御手段とを備え、
前記機体の推進で前記バケットの先端が前記掘削対象物に突入した際の推進抵抗により前記検出手段からの検出値が適正値から第1設定値に低下するのに伴って、前記制御手段が掘削積み込み制御を開始し、
前記掘削積み込み制御では、前記制御手段の制御作動により、前記掘削積み込み制御の開始とともに前記主変速装置の中立操作又は前記主クラッチの切り操作が行われて推進動力の伝達が一時的に停止され、その一時停止後に、前記主変速装置の前進増速操作又は前記主クラッチの入り操作により推進動力が伝達され、かつ、前記バケットの上昇揺動が行なわれることにより、前記バケットの先端が前記機体の推進で掘削対象物に突き進みながら前記バケットの上昇揺動で掘削対象物を掻き取るしゃくり動作が開始され、そのしゃくり動作により前記検出手段からの検出値が適正値から第2設定値に低下するのに伴って、前記主変速装置の中立操作又は前記主クラッチの切り操作が行われて推進動力の伝達が一時的に停止され、かつ、前記バケットの上昇揺動が停止されることにより前記しゃくり動作が終了され、その推進動力の伝達の一時停止後に、前記主変速装置の前進増速操作又は前記主クラッチの入り操作により推進動力が伝達され、かつ、前記ブームの上昇揺動が行なわれることにより、前記バケットの先端が前記機体の推進で掘削対象物に突き進みながら前記ブームの上昇揺動で掘削対象物を掬い取る掬い動作が開始され、その掬い動作により前記検出手段からの検出値が適正値から第3設定値に低下するのに伴って、前記主変速装置の中立操作が行われて推進動力の伝達が停止され、かつ、前記ブームの上昇揺動が停止されることにより前記掬い動作が終了されるように構成してある。
As means for solving the above-mentioned problems, in the invention according to
A fuselage configured to transmit power from the engine to the main transmission for propulsion via the main clutch is equipped with a front loader equipped with a bucket and a boom that can be swung up and down. Detection means for detecting power fluctuations based on engine speed, and control means for controlling the propulsion of the airframe and the operation of the front loader ,
The control means excavates as the detection value from the detection means decreases from the appropriate value to the first set value due to the propulsion resistance when the tip of the bucket enters the excavation object by propulsion of the airframe. Start loading control ,
In the excavation and loading control, the transmission of propulsion power is temporarily stopped by performing the neutral operation of the main transmission or the disengaging operation of the main clutch together with the start of the excavation and loading control by the control operation of the control means, After the temporary stop, the propulsion power is transmitted by the forward speed increasing operation of the main transmission or the main clutch engaging operation, and the bucket is lifted and swung, so that the tip of the bucket is attached to the airframe. A scraping operation for scraping the excavation object is started by the upward swing of the bucket while propelling to the excavation object by propulsion, and the detection value from the detection means is lowered from an appropriate value to a second set value by the scoring operation. Accordingly, the neutral operation of the main transmission or the disengagement operation of the main clutch is performed to temporarily stop the transmission of propulsion power, and The scrambling operation is terminated by stopping the upward swinging of the gear, and after the suspension of the transmission of the propulsion power, the propulsion power is transmitted by the forward speed increasing operation of the main transmission or the main clutch engaging operation. In addition, when the boom is swung upwardly, a scooping operation of scooping up the excavation object by the upward swing of the boom is started while the tip of the bucket pushes the object to be excavated by the propulsion of the aircraft. In addition, as the detection value from the detection means decreases from the appropriate value to the third set value due to the scooping operation, the neutral operation of the main transmission is performed to stop the transmission of propulsion power, and The scooping operation is terminated when the upward swinging of the boom is stopped .
この構成によると、フロントローダによる掘削作業を行う場合には、操縦者が機体を操縦してバケットの先端を掘削対象物に突入させると、その突入時の推進抵抗で検出手段からの検出値が適正値から第1設定値に低下するのに伴って、制御手段が掘削積み込み制御を開始し、その制御作動によって、先ず、推進動力の伝達を一時的に停止して第1設定値まで低下した動力の回復を図り、その後、推進動力の伝達とバケットの上昇揺動によるしゃくり動作を開始する。このしゃくり動作で検出手段からの検出値が適正値から第2設定値に低下するのに伴って、推進動力の伝達を一時的に停止し、かつ、バケットの上昇揺動を停止してしゃくり動作を終了することにより、第2設定値まで低下した動力の回復を図り、その後、推進動力の伝達とブームの上昇揺動による掬い動作を開始する。この掬い動作で検出手段からの検出値が適正値から第3設定値に低下するのに伴って、推進動力の伝達を停止し、かつ、ブームの上昇揺動を停止して掬い動作を終了する。 According to this configuration, when performing excavation work using the front loader, if the operator steers the aircraft and causes the tip of the bucket to enter the object to be excavated, the detection value from the detection means is determined by the propulsion resistance at the time of entry. As the control value decreases from the appropriate value to the first set value, the control means starts excavation and loading control. By the control operation, firstly, the transmission of the propulsion power is temporarily stopped to decrease to the first set value. The power is restored, and then the squeezing operation is started by transmitting the propulsion power and raising and swinging the bucket. As the detection value from the detection means decreases from the appropriate value to the second set value by this scooping operation, the transmission of propulsion power is temporarily stopped and the scooping operation is stopped by stopping the bucket ascending and swinging. By completing the above, the power reduced to the second set value is recovered, and then the scooping operation by the transmission of the propulsion power and the upward swing of the boom is started. As the detection value from the detection means decreases from the appropriate value to the third set value in this scooping operation, the transmission of propulsion power is stopped, and the scooping movement of the boom is stopped to end the scooping operation. .
その結果、制御手段による掘削積み込み制御で、その制御作動の開始とともに掘削積み込み状態が現出されるように構成した場合に招き易くなる過負荷に起因した不測のエンジン停止をより確実に回避できるようになり、又、掘削作業時には、バケットの先端を掘削対象物に突き進ませながら、バケットの上昇揺動で掘削対象物を掻き取る、あるいは、ブームの上昇揺動で掘削対象物を掬い取る、といった機体の推進とフロントローダの作動とを適切に連動させたしゃくり動作や掬い動作による掘削作業を確実かつ良好に行えることから、機体を停止させた状態でフロントローダのみを作動させる場合よりもバケット内に取り込まれる掘削物量が増大するとともに、機体の推進とフロントローダの作動とがずれることに起因したバケット内に取り込まれる掘削物量の低下を防止でき、更に、制御手段による所定の制御作動でフロントローダの作動のみが制御されるように構成した場合に要する掘削作業時における操縦者による機体の操縦などを不要にできる。
従って、操縦者の負担を効果的に軽減しながら、過負荷による不測のエンジン停止をより確実に回避できるとともに、機体の推進とフロントローダの作動とを適切に連動させた効率の良い掘削作業を、操縦者の熟練度に関係なく行える。
しかも、検出手段は、エンジン回転数を検出するために移動作業機に本来より装備されている回転センサなどを流用して構成できることから、専用の検出手段を設ける場合に比較して構成の簡素化やコストの削減を図れる。
As a result, when the excavation and loading control by the control means is configured so that the excavation and loading state appears at the start of the control operation, it is possible to more surely avoid an unexpected engine stop due to an overload that tends to be caused. In addition, during excavation work, scraping the excavation object by lifting and swinging the bucket while scraping the excavation object by raising and swinging the boom while pushing the tip of the bucket toward the excavation object, Because the excavation work can be carried out reliably and satisfactorily by the squeezing operation and the scooping operation that appropriately link the propulsion of the aircraft and the operation of the front loader, the bucket is more than the case where only the front loader is operated with the aircraft stopped. As the amount of excavated material taken in increases, the propulsion of the aircraft and the operation of the front loader shift in the bucket. It is possible to prevent a decrease in the amount of excavated material to be inserted, and further, it is not necessary for the operator to control the aircraft during excavation work when only the operation of the front loader is controlled by the predetermined control operation by the control means Can be.
Therefore, it is possible to more effectively avoid unexpected engine stop due to overload while effectively reducing the burden on the operator, and to perform efficient excavation work that appropriately links the propulsion of the aircraft and the operation of the front loader. It can be done regardless of the skill level of the pilot.
In addition, since the detection means can be configured by using a rotation sensor or the like that is originally installed in the mobile work machine in order to detect the engine speed, the configuration is simplified compared with the case where a dedicated detection means is provided. And cost reduction.
請求項2に記載の発明では、上記請求項1に記載の発明において、前記第2設定値を前記第1設定値よりも小さい値に設定し、かつ、前記第3設定値を前記第2設定値よりも小さい値に設定してある。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the second set value is set to a value smaller than the first set value, and the third set value is set to the second set value. The value is set smaller than the value.
請求項3に記載の発明では、上記請求項1又は2に記載の発明において、前記掘削積み込み制御では、複数回の前記しゃくり動作を間欠的に行った後に前記掬い動作を行うように構成してある。 According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect, the excavation and loading control is configured to perform the scooping operation after intermittently performing a plurality of the scrambling operations. There is .
この構成によると、掘削作業を行う場合に、操縦者が機体を操縦してバケットの先端を掘削対象物に突入させると、その突入時の推進抵抗で検出手段からの検出値が適正値から第1設定値に低下するのに伴って、制御手段が掘削積み込み制御を開始し、その制御作動によって、先ず、推進動力の伝達を一時的に停止することで第1設定値まで低下した動力の回復を図り、その後の掘削積み込み状態では、複数回のしゃくり動作を、その動作を行った際の推進抵抗で低下する動力の回復を図りながら行うことになる。 According to this configuration, when performing excavation work, if the operator steers the aircraft and causes the tip of the bucket to enter the object to be excavated, the detection value from the detection means is the first value detected from the appropriate value by the propulsion resistance at the time of entry . The control means starts excavation and loading control as it decreases to one set value, and by this control operation, first, the transmission of propulsion power is temporarily stopped to recover the power that has decreased to the first set value. In the excavation and loading state thereafter, a plurality of scouring operations are performed while recovering the power that decreases due to the propulsion resistance when performing the operations.
つまり、掘削積み込み制御において1回のしゃくり動作と掬い動作とを行うように構成した場合には、バケットに掘削物を十分に積み込む上において複数回の掘削積み込み制御を行う必要があり、そのためには、掘削積み込み制御を開始させるたびに、操縦者が機体を操縦して、バケットの先端を掘削対象物に突入させて、検出手段からの検出値を適正値から第1設定値に低下させる必要があることから、操縦者の負担を軽減する上において改善の余地があり、又、その負担を軽減するために、1回のしゃくり動作と掬い動作とで積み込まれる掘削物量の増大を図るようにすると、しゃくり時間が長くなることなどに起因した過負荷による不測のエンジン停止を招き易くなる虞があるが、上記の構成では、操縦者による機体の操縦で、掘削対象物にバケットの先端を突入させて掘削積み込み制御を開始させると、その掘削積み込み制御では、複数回のしゃくり動作が、その動作を行った際の推進抵抗による動力低下の回復を図りながら自動的に行われることになり、結果、機体の操縦による操縦者の負担を軽減しながら、バケットへの掘削物の積み込み量を増大させることができる。 In other words, if the excavation and loading control is configured to perform a single scouring operation and a scooping operation, it is necessary to perform multiple excavation and loading control in order to sufficiently load the excavated material into the bucket. Whenever excavation and loading control is started , it is necessary for the operator to maneuver the airframe to cause the tip of the bucket to enter the object to be excavated and to reduce the detection value from the detection means from the appropriate value to the first set value. For this reason, there is room for improvement in reducing the burden on the operator, and in order to reduce the burden, the amount of excavated material loaded by one scrubbing operation and scooping operation is increased. However, there is a risk of unexpected engine stoppage due to overload caused by a long crushed time, etc. When allowed to rush to start excavation loading control the tip of the bucket at the object, in the excavation loading control, jerking operation multiple times, automatically while achieving recovery of reduced power by promoting resistance when performing the operation As a result, it is possible to increase the loading amount of the excavated material into the bucket while reducing the burden on the operator by maneuvering the aircraft.
従って、掘削積み込み制御では、制御手段の制御作動で、複数回のしゃくり動作を間欠的に行った後に掬い動作を行うようにしたことで、操縦者の負担を効果的に軽減し、過負荷による不測のエンジン停止を確実に回避しながら、バケットに対する掘削物の十分な積み込みを確実に行える効率の良い掘削作業を、操縦者の熟練度に関係なく行える。 Therefore, in the excavation and loading control , the control operation of the control means is performed so that the scooping operation is performed after intermittently performing a plurality of scrambling operations, thereby effectively reducing the operator's burden and causing overloading. An efficient excavation operation capable of reliably loading the excavated material into the bucket while reliably avoiding an unexpected engine stop can be performed regardless of the skill level of the operator.
請求項4に記載の発明では、上記請求項1〜3のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段が、前記機体の推進で前記バケットの先端が掘削対象物に到達する前の段階で、前記機体に対する前記バケットの上下角度が、前記機体の推進で前記バケットの先端が掘削対象物に突入した際における前記機体の姿勢の変化を防止する所定の適正角度となるように、前記フロントローダの作動を制御するように構成してある。
In the invention according to claim 4, in the invention according to any one of
この構成によると、バケットの先端を掘削対象物に突入させた際に、例えば、駆動輪が浮き上がるような機体の姿勢変化が生じることを防止でき、これによって、その姿勢変化が生じることによって、検出手段により、バケット突入時の推進抵抗による動力の低下を検出することができなくなり、その検出に基づく制御手段による掘削積み込み制御が開始されなくなって、機体の推進とフロントローダの作動とを適切に連動させた掘削積み込み状態が現出されなくなる不都合を未然に回避できる。 According to this configuration, when the tip of the bucket is plunged into an excavation object, for example, it is possible to prevent the attitude change of the aircraft such that the driving wheel is lifted, and thereby the attitude change is detected. This makes it impossible to detect a decrease in power due to propulsion resistance at the time of bucket entry, and the excavation and loading control by the control means based on the detection is not started, and the propulsion of the aircraft and the operation of the front loader are appropriately linked. It is possible to avoid the disadvantage that the excavated and loaded state is not displayed.
従って、機体の推進でバケットの先端を掘削対象物に突入させることで、操縦者の負担を効果的に軽減しながら、過負荷による不測のエンジン停止を回避できるとともに、機体の推進とフロントローダの作動とを適切に連動させた効率の良い掘削作業を確実に行える作業性に優れたものにできる。 Therefore, by pushing the tip of the bucket into the object to be excavated by propelling the aircraft, it is possible to avoid unexpected engine stop due to overload while effectively reducing the burden on the operator, It is possible to achieve an excellent workability capable of reliably performing an efficient excavation work appropriately linked with the operation.
図1及び図2には、移動作業機1による作業の自動化を図る自動化システム2の全体構成が示されおり、この自動化システム2は、移動作業機1に搭載した自動化装置3と、移動作業機1の位置検出などを外部から行う外部管理装置4とから構成されている。
1 and 2 show an overall configuration of an
図1〜4に示すように、移動作業機1は、トラクタ5の前部にフロントローダ(作業装置Wの一例)6を装備して構成され、その作業として、土砂(掘削対象物の一例)を掘削する掘削作業と、掘削した土砂を掘削位置P1から離れたダンプトラック7に対する移載位置P2まで搬送する搬送作業と、搬送した土砂をダンプトラック7の荷台8に移載する移載作業とを行う。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
トラクタ5は、主クラッチ9を介して伝達されるエンジン10からの動力を、推進用の主変速装置として機能する静油圧式無段変速装置(HST)11と推進用の副変速装置として機能するギヤ式変速装置12とで変速し、そのギヤ式変速装置12の前輪用出力軸13から取り出した変速後の動力を、前輪駆動用の動力として前輪用変速装置14や前輪用差動装置15などを介して左右の前輪16に伝達し、かつ、ギヤ式変速装置12の後輪用出力軸17から取り出した変速後の動力を、後輪駆動用の動力として後輪用差動装置18や左右の後車軸19などを介して左右の後輪20に伝達して、左右の前輪16及び後輪20を駆動する4輪駆動型に構成され、又、静油圧式無段変速装置11のポンプ軸21からの非変速動力を、補助クラッチ22や補助変速装置23などを介して第1動力取出軸24と第2動力取出軸25とに伝達して、予備動力として第1動力取出軸24及び第2動力取出軸25からの取り出しが可能となるように構成され、又、後輪用差動装置18の左右には、対応する左右の後車軸19に制動する制動装置26が配備されている。
The
主クラッチ9は、図外のバネによる付勢で、エンジン10からの動力を静油圧式無段変速装置11に伝達する入り状態に復帰し、そのバネの付勢に抗したクラッチペダル27の踏み込み操作で、エンジン10からの動力の静油圧式無段変速装置11への伝達を遮断する切り状態に切り換わるように構成されている。
The
静油圧式無段変速装置11は、中立復帰機構28の作用で非伝動状態となる中立状態に復帰し、その中立復帰機構28の作用に抗した変速ペダル29の踏み込み操作に基づいて、エンジン10からの動力の正逆転切り換えと無段変速とを行うように構成されている。変速ペダル29は、前進用の操作部と後進用の操作部とを前後に備えた天秤揺動式に構成されている。
The hydrostatic continuously variable transmission 11 is returned to a neutral state that is in a non-transmission state by the action of the
ギヤ式変速装置12は、複数の変速操作位置に操作保持可能な変速レバー30の操作に基づいて、静油圧式無段変速装置11による変速後の動力を有段変速するように構成されている。
The gear-
左右の制動装置26は、対応する図外のバネによる付勢で非制動状態に復帰し、それらのバネの付勢に抗した対応するブレーキペダル31の踏み込み操作に基づいて、その操作量に応じた制動力を対応する後車軸19に付与するように構成されている。
The left and
又、トラクタ5には、エンジン回転数を検出する電磁ピックアップ式の回転センサからなる回転数センサ(検出手段Sの一例)32、ギヤ式変速装置12における後輪用出力軸17の回転数を推進速度として検出する電磁ピックアップ式の回転センサからなる車速センサ33、前輪16の切れ角を検出する回転式のポテンショメータからなる切角センサ34、及び、地磁気に基づいてトラクタ5の方位を検出する方位センサ35、などが装備されている。
Further, the
図3及び図5に示すように、フロントローダ6は、トラクタ5の左右両側部に着脱可能に連結される左右一対の支柱36、対応する支柱36の上端部に上下揺動可能に連結された左右一対のブーム37、それらのブーム37の遊端部に上下揺動可能に連結されたバケット38、左右の支柱36に対して対応するブーム37を上下方向に揺動駆動する油圧式で左右一対のブームシリンダ39、左右のブーム37に対してバケット38を上下方向に揺動駆動する油圧式で左右一対のバケットシリンダ40、左右のブームシリンダ39に対する作動油の流動を制御するブーム用の制御弁41、左右のバケットシリンダ40に対する作動油の流動を制御するバケット用の制御弁42、ブーム用制御弁41とバケット用制御弁42とに連係された十字揺動式で中立復帰型の操作レバー43、及び、第2動力取出軸25からの動力で作動油を各制御弁41,42に向けて圧送する油圧ポンプ44、などによって、操作レバー43の操作に連動した各制御弁41,42による作動油の流動制御でブーム37及びバケット38が上下揺動する油圧式に構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
ちなみに、左右のブーム37は、操作レバー43の下方への揺動操作で上昇揺動し、操作レバー43の上方への揺動操作で下降揺動し、バケット38は、操作レバー43の左方への揺動操作で上昇揺動し、操作レバー43の右方への揺動操作で下降揺動する。
Incidentally, the left and
又、フロントローダ6には、ブーム37の揺動角を検出する回転式のポテンショメータからなるブームセンサ45や、バケット38の揺動角を検出する回転式のポテンショメータからなるバケットセンサ46、などが装備されている。
Further, the
自動化装置3は、トラクタ5を操縦する推進用操作機構47、フロントローダ6を操縦する作業用操作機構48、それらの操作機構47,48の作動を制御するコントローラ(制御手段の一例)49、及び、外部管理装置4との双方向の無線通信を可能にする通信器50、などによって構成されている。
The
推進用操作機構47は、ステアリングホイール51に連係された左右の前輪16を操向する空気圧式の操向モータ52、中立復帰機構28の作用に抗して静油圧式無段変速装置11を変速操作する空気圧式の変速シリンダ53、バネの付勢に抗して左右の両制動装置26を制動操作する空気圧式のブレーキシリンダ54、操向モータ52に対する空気の流動を制御する操向用の電磁制御弁55、変速シリンダ53に対する空気の流動を制御する変速用の電磁制御弁56、ブレーキシリンダ54に対する空気の流動を制御する制動用の電磁制御弁57、第1動力取出軸24からの動力で駆動されるコンプレッサ58、及び、空気圧の変動を抑制する空気タンク59、などによって空気圧式に構成されている。
The
作業用操作機構48は、中立復帰する操作レバー43をその左右方向への揺動操作を許容しながら上下方向に揺動操作するように操作レバー43に連係された空気圧式のブーム用レバーシリンダ60、操作レバー43をその上下方向への揺動操作を許容しながら左右方向に揺動操作するように操作レバー43に連係された空気圧式のバケット用レバーシリンダ61、ブーム用レバーシリンダ60に対する空気の流動を制御するブーム用の電磁制御弁62、バケット用レバーシリンダ61に対する空気の流動を制御するバケット用の電磁制御弁63、及び、推進用操作機構47と兼用する上記のコンプレッサ58と空気タンク59、などによって空気圧式に構成されている。
The
コントローラ49は、マイクロコンピュータなどを備えて、外部管理装置4からの送信情報や、回転数センサ32、車速センサ33、切角センサ34、及び、方位センサ35からの各検出情報に基づいて、推進用操作機構47の各電磁制御弁55〜57を操作してトラクタ5の推進を制御し、又、回転数センサ32、ブームセンサ45、及び、バケットセンサ46からの各検出情報に基づいて、作業用操作機構48の各電磁制御弁62,63を操作してフロントローダ6の作動を制御するように構成されている。
The
図1、図2、図5及び図6に示すように、外部管理装置4は、移動作業機1の作業領域A0を上方から撮影するカメラ64、カメラ64の作動などを制御する制御部65、カメラ64からの画像情報を座標変換して作業領域A0における移動作業機1の位置を計測する画像処理部66、図外のタッチパネルなどを備えた入力部67、及び、コントローラ49との双方向の無線通信を可能にする通信器68、などによって構成されている。
As shown in FIGS. 1, 2, 5, and 6, the external management device 4 includes a
カメラ64は、予め設定された一定周期で移動作業機1の作業領域A0を撮影するように、その作動が制御部65によって制御されている。
The operation of the
制御部65は、外部管理装置4による位置検出用のマーカ69としてトラクタ5に装備したストロボ69が、カメラ64の撮影周期に対する2倍の周期で、カメラ64の撮影タイミングと同期して発光するように、発光指令情報を、通信器50,68を介してストロボの作動を制御するコントローラ49に送信する。
The
画像処理部66は、最新の複数の画像情報から、ストロボ発光間隔での移動作業機1の移動予測範囲内おいてストロボの発光周期に同期して発光する発光体をマーカ69として認識するとともに、そのマーカ(ストロボ)69が発光するごとに、その位置を予め登録した計測用の4つ絶対位置Pa〜Pdから計測し、その計測結果を移動作業機1の位置情報として通信器50,69を介してコントローラ49に送信する。
The
図7〜13に示すように、コントローラ49には、画像処理部66で座標変換した作業領域A0において任意に設定した移動作業機1の基準方向(y軸方向)、基準位置P0、掘削位置P1、移載位置P2、複数の制御領域A1〜A8、及び、各制御領域A1〜A8に応じたトラクタ5の推進制御やフロントローダ6の作動制御などを行うための制御プログラム、などが記憶されている。
As shown in FIGS. 7 to 13, the
その制御プログラムに基づくコントローラ49の制御作動について説明すると、コントローラ49は、移動作業機1が第1制御領域A1の基準位置P0に基準方向に沿う姿勢で制動停止している状態において、外部管理装置4における入力部67の操作で作業開始指令が送信されると、先ず、予め設定された所定時間(例えば5秒)の間、トラクタ5に装備されたランプやブザーなどの報知装置を作動させて作業の開始を周囲に報知し、その所定時間の経過後に報知装置を停止させ、その後、移動作業機1をその基準位置P0から掘削位置P1まで移動させる掘削用移動制御、土砂を掘削してバケット38内に積み込む掘削積み込み制御、バケット38内に積み込んだ土砂をダンプトラック7に対する移載位置P2まで搬送する搬送制御、搬送した土砂をダンプトラック7の荷台8に移載する移載制御、及び、移動作業機1を移載位置P2から基準位置P0まで移動させる基準復帰用移動制御を、外部管理装置4における入力部67の操作などで作業停止指令が送信されるまでの間、その順に繰り返して行うように構成されている。
The control operation of the
掘削用移動制御では、先ず、ブームセンサ45及びバケットセンサ46からの検出値に基づいて、トラクタ5に対するバケット38の高さ位置及び上下角度が、予め設定された掘削作業開始用の適正位置及び適正角度となるように、操作レバー43を上下左右に揺動操作してブーム37及びバケット38を上下揺動させ、その後、制動装置26による制動を解除するとともに、移動作業機1が予め設定された高速の第1前進速度で基準方向に沿って高速前進するように、車速センサ33からの検出値に基づいて静油圧式無段変速装置11を前進方向に増速操作する。
In the excavation movement control, first, based on the detection values from the
この高速前進によって移動作業機1が第2制御領域A2に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と掘削位置P1とから予め設定された右折角度で機体右方向に前進移動するように右折操作する。
When it is detected by the external management device 4 that the mobile work implement 1 has reached the second control area A2 due to this high speed advance, the mobile work implement 1 is detected based on the detection values from the cutting
この右折によって移動作業機1が第3制御領域A3に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と掘削位置P1とから予め設定された左折角度で機体左方向に前進移動するように左折操作し、その左折後は、外部管理装置4からの位置情報や切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、掘削位置P1とマーカ69とのx軸方向での偏差がゼロになるように必要に応じて操向する適宜操向を行いながら掘削位置P1に向けて前進させる。
When it is detected by the external management device 4 that the
この前進で移動作業機1が第4制御領域A4に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、上記の適宜操向を継続しながら、回転数センサ32からの検出値(エンジン回転数)が適正値から予め設定した第1設定値(例えば適正値に対する80%の値)まで低下したか否かを判別し、第1設定値まで低下すると、この前進でバケット38の先端が掘削対象の土砂に適切に突っ込んだ状態であると判断して、掘削用移動制御を終了するとともに掘削積み込み制御を開始する。
When it is detected by the external management device 4 that the
掘削積み込み制御では、先ず、静油圧式無段変速装置11を中立復帰させて移動作業機1を停止させ、この停止によって回転数センサ32からの検出値が適正値まで回復すると、静油圧式無段変速装置11を前進方向に増速操作して移動作業機1を第2前進速度で低速前進させる状態を現出するとともに、操作レバー43を左方に揺動操作してバケット38を上昇揺動させる状態を現出して、バケット38の先端がトラクタ5の推進で土砂に突き進みながらバケット38の上昇揺動で土砂を掻き取るようになるしゃくり動作を開始させる。
In the excavation and loading control, first, the hydrostatic continuously variable transmission 11 is returned to neutral to stop the
このしゃくり動作で回転数センサ32からの検出値が適正値から予め設定した第2設定値(例えば適正値に対する70%の値)まで低下すると、静油圧式無段変速装置11を再び中立復帰させるとともに操作レバー43を中立復帰させてしゃくり動作を停止し、回転数センサ32からの検出値を適正値まで回復させる。
When the detected value from the
その後、回転数センサ32からの検出値の適正値への回復によるしゃくり動作の再開と、回転数センサ32からの検出値の第2設定値への低下によるしゃくり動作の停止とを、その順に予め設定された回数(例えば2回)ずつ行い、しゃくり動作の開始とともにカウントしたしゃくり動作の回数が予め設定された回数(例えば3回)に達すると、そのときのしゃくり動作の停止で回転数センサ32からの検出値が適正値まで回復するのに伴って、静油圧式無段変速装置11を前進方向に増速操作して移動作業機1を第2前進速度で低速前進させる状態を現出するとともに、予め設定した所定時間(例えば2秒)の間、操作レバー43を左方に揺動操作してバケット38を上昇揺動させる状態を現出し、かつ、それらの開始から所定時間(例えば1秒)の経過後に、予め設定した所定時間(例えば2.5秒)の間、操作レバー43を上方に揺動操作してブーム37を上昇揺動させる状態を現出して、バケット38の先端がトラクタ5の推進で土砂に突き進みながらバケット38及びブーム37の上昇揺動で土砂をバケット38内に掬い取るようになる掬い動作を行い、この掬い動作で回転数センサ32からの検出値が適正値から予め設定した第3設定値(例えば適正値に対する60%の値)まで低下するのに伴って静油圧式無段変速装置11を中立復帰させ、又、各所定時間の経過とともに操作レバー43を中立復帰させてバケット38及びブーム37の上昇揺動を停止させて掬い動作を停止し、掘削積み込み制御を終了するとともに搬送制御を開始する。
Thereafter, the restart of the scribing operation by the recovery of the detection value from the
搬送制御では、先ず、移動作業機1が予め設定された後進速度で基準方向に沿って後進するように、車速センサ33からの検出値に基づいて静油圧式無段変速装置11を後進方向に増速操作する。
In the conveyance control, first, the hydrostatic continuously variable transmission 11 is moved in the reverse direction based on the detected value from the
この後進によって移動作業機1が第2制御領域A2に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と掘削位置P1とから予め設定された左折角度で機体左方向に後進移動するように左折操作する。
When it is detected by the external management device 4 that the
この左折によって移動作業機1が第5制御領域A5に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と掘削位置P1とから予め設定された右折角度で機体右方向に後進移動するように右折操作し、その右折後は、外部管理装置4からの位置情報や切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、基準位置P0とマーカ69とのx軸方向での偏差がゼロになるように必要に応じて操向する適宜操向を行いながら基準位置P0に向けて後進させる。
When it is detected by the external management device 4 that the
この後進で移動作業機1が第1制御領域A1に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、上記の適宜操向を継続しながら、外部管理装置4からの位置情報に基づいて、基準位置P0とマーカ69とが一致する状態で移動作業機1が停止するように、静油圧式無段変速装置11の減速操作や制動装置26の制動操作を行い、その停止後、制動装置26による制動を解除するとともに、移動作業機1が第1前進速度で基準方向に沿って高速前進するように静油圧式無段変速装置11を前進方向に増速操作する。
When it is detected by the external management device 4 that the
この高速前進によって移動作業機1が第6制御領域A6に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と移載位置P2とから予め設定された左折角度で機体左方向に前進移動するように左折操作する。
When it is detected by the external management device 4 that the mobile work implement 1 has reached the sixth control region A6 due to this high-speed advance, the mobile work implement 1 is detected based on the detection values from the cutting
この左折によって移動作業機1が第7制御領域A7に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と移載位置P2とから予め設定された右折角度で機体右方向に前進移動するように右折操作し、その右折後は、外部管理装置4からの位置情報や切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移載位置P2とマーカ69とのx軸方向での偏差がゼロになるように必要に応じて操向する適宜操向を行いながら移載位置P2に向けて前進させる。
When it is detected by the external management device 4 that the
この前進で移動作業機8が第1制御領域A8に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、上記の適宜操向を継続しながら、外部管理装置4からの位置情報に基づいて、移載位置P2とマーカ69とが一致する状態で移動作業機1が停止するように、静油圧式無段変速装置11の減速操作や制動装置26の制動操作を行い、移動作業機1を移載位置P2に制動停止させた後に搬送制御を終了するとともに移載制御を開始する。
When it is detected by the external management device 4 that the mobile work machine 8 has reached the first control area A8 by this advance, while continuing the above-mentioned proper steering, based on the position information from the external management device 4, The moving
移載制御では、操作レバー43を左右に揺動操作して、バケット38内の土砂がダンプトラック7の荷台8に排出されるようにバケット38を上限位置と下限位置とにわたって上下揺動させるおろし動作を所定回数(例えば3回)行い、その後、移載制御を終了するとともに基準復帰用移動制御を開始する。
In the transfer control, the
基準復帰用移動制御では、先ず、制動装置26による制動を解除するとともに、移動作業機1が予め設定された後進速度で基準方向に沿って後進するように、車速センサ33からの検出値に基づいて静油圧式無段変速装置11を後進方向に増速操作する。
In the reference return movement control, first, based on the detected value from the
この後進によって移動作業機1が第6制御領域A6に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と移載位置P2とから予め設定された右折角度で機体右方向に後進移動するように右折操作する。
When it is detected by the external management device 4 that the
この右折によって移動作業機1が第5制御領域A5に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、移動作業機1が、基準位置P0と移載位置P2とから予め設定された左折角度で機体左方向に後進移動するように左折操作し、その左折後は、外部管理装置4からの位置情報や切角センサ34及び方位センサ35からの検出値に基づいて、基準位置P0とマーカ69とのx軸方向での偏差がゼロになるように必要に応じて操向する適宜操向を行いながら基準位置P0に向けて後進させる。
When it is detected by the external management device 4 that the
この後進で移動作業機1が第1制御領域A1に到達したことが外部管理装置4によって検出されると、上記の適宜操向を継続しながら、外部管理装置4からの位置情報に基づいて、基準位置P0とマーカ69とが一致する状態で移動作業機1が停止するように、静油圧式無段変速装置11の減速操作や制動装置26の制動操作を行い、その停止後、基準復帰用移動制御を終了するとともに掘削用移動制御を再開する。
When it is detected by the external management device 4 that the
尚、図7に示すように、掘削位置P1としては複数箇所(図7ではP1a〜P1cの3箇所)が設定されており、それらの掘削位置P1a〜P1cは、掘削作業から移載作業にわたる一連の作業行程を更新するごとに、その順に適宜変更されるようになっている。 As shown in FIG. 7, a plurality of excavation positions P1 (three places P1a to P1c in FIG. 7) are set, and these excavation positions P1a to P1c are a series from excavation work to transfer work. Each time the work process is updated, it is appropriately changed in that order.
以上の構成によると、トラクタ5の前部にフロントローダ6を装備して構成された移動作業機1に自動化装置3を搭載するとともに、作業地に、移動作業機1の位置を検出し、かつ、その位置情報などを自動化装置3との間で通信する外部管理装置4を設置することによって、移動作業機1による掘削移載作業の自動化を図れることになる。
According to the above configuration, the
そして、外部管理装置4が、移動作業機1の作業領域A0を撮影するとともに画像処理を行って、作業領域A0における移動作業機1の位置を割り出すとともに、その位置情報を移動作業機1のコントローラ49に送信する一方で、そのコントローラ49が、外部管理装置4からの位置情報や、予め記憶した移動作業機1の基準方向、基準位置P0、掘削位置P1、移載位置P2、複数の制御領域A1〜A8、及び、制御プログラムなどに基づいて、移動作業機1が各位置P0〜P2や各制御領域A1〜A8などに到達するごとに、各位置P0〜P2や各制御領域A1〜A8などに応じた制御作動を行って、移動作業機1を、予め設定された推進コースに沿って推進させるとともに、各位置P0〜P2や各制御領域A1〜A8に対応した推進や作業を行わせることから、コントローラ49が、その制御作動で、作業領域A0における移動作業機1の位置を割り出しながらトラクタ5の推進とフロントローダ6の作動とを制御する場合に生じる制御遅れに起因して、移動作業機1が予め設定された推進コースから外れる不都合や、作業が遅れる不都合などが生じることを回避でき、又、外部管理装置4から移動作業機1の位置情報が送信されるごとに、その位置情報と予め設定した推進ラインとを比較して推進制御する場合に生じる蛇行を防止でき、更に、作業領域A0に埋設した誘導ラインをセンサで検出して推進させる場合に生じる、土砂などへの乗り上がりとともに機体が振れてしまい、センサによる誘導ラインの検出が不可能になって誘導ラインに沿った推進が行えなくなる、といった不都合を回避できる。
Then, the external management device 4 shoots the work area A0 of the
つまり、カメラ64で撮影できる外部管理装置4の管理範囲であれば、予め設定した推進コースに沿って移動作業機1を自動推進させ、その自動推進で各位置P0〜P2や各制御領域A1〜A8に到達するごとにそれらのそれぞれに対応した推進や作業を自動的に行わせる、といった自動作業推進を良好に効率良く何度も繰り返して行わせることができる。
That is, within the management range of the external management device 4 that can be photographed by the
又、マーカ69として発光量の大きいストロボを採用したことで、カメラ64をマーカ69からより離れた高い位置に配備して撮像範囲を広げることができるので、広い作業領域A0での自動作業推進を可能にすることができ、しかも、ストロボ69を、カメラ64の撮影周期に対する2倍の周期で、カメラ64の撮影タイミングと同期して発光させることで、太陽光の反射などのように常時発光する外乱光、及び、異なる周期や突発的に発光する外乱光との区別が可能になり、外乱光に起因した制御不良を未然に回避でき、更に、複数台の移動作業機1に異なる周期で発光するストロボ69を装備すれば、カメラ64で撮影できる外部管理装置4の管理範囲において、複数台の移動作業機1を、それぞれに応じて設定した推進コースに沿って自動推進させ、それらの自動推進でそれぞれがP0〜P2や各制御領域A1〜A8に到達するごとに、それらのそれぞれに対応した推進や作業を自動的に行わせる、といった1台の外部管理装置4による複数台の移動作業機1の自動作業推進を可能にすることができる。
In addition, since a strobe with a large amount of light emission is used as the
その上、掘削作業時には、掘削積み込み制御によって、エンジン回転数の設定値への低下検出と適正値への復帰検出とに基づいてトラクタ5の推進とフロントローダ6の作動とを適切に連動させたしゃくり動作と掬い動作とによる掘削積み込み状態を自動現出することから、そのときの推進抵抗の増大による不測のエンジン停止を招くことなく、機体の推進でバケット38の先端を土砂に突き進ませながら、バケット38やブーム37の揺動で土砂をバケット38内に取り込むことになる、効率の良い掘削積み込み作業を行える。
In addition, during excavation work, the propulsion of the
尚、コントローラ49は、外部管理装置4により移動作業機1が作業領域A0から外れたことが検出された場合や、外部管理装置4からの位置情報が予め設定した所定時間(例えば0.5秒)の間で受信しない場合などのような非常事態の発生時には、図外のエンジン停止装置を作動させてエンジン10を停止させる非常停止制御を行うように構成されている。
Note that the
〔別実施形態〕
以下、移動作業機1による作業の半自動化を図る別実施形態について説明する。
[Another embodiment ]
Hereinafter, another embodiment for semi-automating work by the
図14及び図15に示すように、この半自動化は、トラクタ5の前部にフロントローダ6(作業装置Wの一例)を装備して構成された移動作業機1に、半自動化装置98を搭載することによって構成されている。
As shown in FIG. 14 and FIG. 15 , this semi-automation is performed by mounting a
トラクタ5及びフロントローダ6の構成については、前述した最良の形態のものと略同じ構成であることから、前述した最良の形態のものと異なる点に関してのみ説明し、同じ点に関する説明は省略する。尚、このトラクタ5には方位センサ35が、フロントローダ6にはブームセンサ及びバケットセンサが装備されていない。
Since the configurations of the
トラクタ5には、変速ペダル29による静油圧式無段変速装置11の前進増速操作を許容しながら、静油圧式無段変速装置11を速度設定レバー99で設定した所望の前進変速状態に維持するように静油圧式無段変速装置11に操作連係されるとともに、左右いずれか一方の制動装置26が制動する制動旋回時には、静油圧式無段変速装置11を所望の前進変速状態に維持する状態が継続され、左右の両制動装置26が制動する制動減速時には、静油圧式無段変速装置11を所望の前進変速状態に維持する状態が解除されるように、左右のブレーキペダル31から左右の制動装置26にわたる制動操作系に解除機構100を介して操作連係された速度維持装置101が装備されている。
The
つまり、このトラクタ5は、速度設定レバー99を前進増速領域における所望の操作位置に位置させることで、その速度設定レバー99の操作位置に応じた所定の前進変速状態に静油圧式無段変速装置11を維持した前進定速状態を現出でき、この前進定速状態において、左右いずれか一方のブレーキペダル31を踏み込み操作すると、その操作量に応じた左右一方の制動装置26の制動力で左右一方の後輪20を制動する制動旋回状態を現出でき、又、左右の両ブレーキペダル31を踏み込み操作すると、前進定速状態を解除するとともに、左右のブレーキペダル31の操作量に応じた左右の制動装置26の制動力で左右の後輪20を制動する制動減速状態を現出できるように構成されている。
In other words, the
図14及び図16に示すように、半自動化装置98は、トラクタ5を操縦する推進用操作機構47、フロントローダ6を操縦する作業用操作機構48、及び、それらの操作機構の作動を制御するコントローラ49(制御手段の一例)、などによって構成されている。
As shown in FIGS. 14 and 16 , the
推進用操作機構47は、バネの付勢に抗して主クラッチ9を切り操作する空気圧式のクラッチシリンダ102、バネの付勢に抗して左右の両制動装置26を制動操作する空気圧式のブレーキシリンダ54、クラッチシリンダ102に対する空気の流動を制御するクラッチ用の電磁制御弁103、ブレーキシリンダ54に対する空気の流動を制御する制動用の電磁制御弁57、第1動力取出軸24からの動力で駆動されるコンプレッサ58、及び、空気圧の変動を抑制する空気タンク59、などによって空気圧式に構成されている。尚、作業用操作機構48の構成については、前述した最良の形態のものと同じ構成であることから説明は省略する。
The
コントローラ49は、マイクロコンピュータなどを備えて、回転数センサ32からの検出情報に基づいて、推進用操作機構47の各電磁制御弁57,103を操作してトラクタ5の推進を制御するとともに、作業用操作機構48の各電磁制御弁62,63を操作してフロントローダ6の作動を制御するように構成されている。
The
図17及び図18に示すように、コントローラ49には、回転数センサ32からの検出情報に基づいてトラクタ5の推進制御やフロントローダ6の作動制御を行うための制御プログラムなどが記憶されている。
As shown in FIGS. 17 and 18 , the
その制御プログラムに基づくコントローラ49の制御作動について説明すると、コントローラ49は、操縦者による速度設定レバー99の操作で所定の前進速度で推進するように設定され、又、操縦者による操作レバー43の操作でトラクタ5に対するバケット38の高さ位置及び上下角度が掘削作業開始用の位置に設定された状態において、回転数センサ32からの検出値(エンジン回転数)が適正値から予め設定した第1設定値(例えば適正値に対する80%の値)まで低下すると、この推進でバケット38の先端が掘削対象の土砂に適切に突っ込んだ状態であると判断して掘削積み込み制御を開始する。
The control operation of the
掘削積み込み制御では、先ず、主クラッチ9を切り操作して移動作業機1を推進停止させ、この推進停止によって回転数センサ32からの検出値が適正値まで回復すると、主クラッチ9を入り操作して所定の前進速度での移動作業機1の推進を再開させるとともに、操作レバー43を左方に揺動操作してバケット38を上昇揺動させる状態を現出して、バケット38の先端がトラクタ5の推進で土砂に突き進みながらバケット38の上昇揺動で土砂を掻き取るようになるしゃくり動作を開始させる。
In the excavation and loading control, first, the
このしゃくり動作で回転数センサ32からの検出値が適正値から予め設定した第2設定値(例えば適正値に対する70%の値)まで低下すると、主クラッチ9を再び切り操作するとともに操作レバー43を中立復帰させてしゃくり動作を停止し、回転数センサ32からの検出値を適正値まで回復させる。
When the detected value from the
その後、回転数センサ32からの検出値の適正値への回復によるしゃくり動作の再開と、回転数センサ32からの検出値の第2設定値への低下によるしゃくり動作の停止とを、その順に予め設定された回数(例えば2回)ずつ行い、しゃくり動作の開始とともにカウントしたしゃくり動作の回数が予め設定された回数(例えば3回)に達すると、そのときのしゃくり動作の停止で回転数センサ32からの検出値が適正値まで回復するのに伴って、主クラッチ9を入り操作して移動作業機1を所定の前進速度で推進させる状態を現出するとともに、予め設定した所定時間(例えば2秒)の間、操作レバー43を左方に揺動操作してバケット38を上昇揺動させる状態を現出し、かつ、それらの開始から所定時間(例えば1秒)の経過後に、予め設定した所定時間(例えば2.5秒)の間、操作レバー43を上方に揺動操作してブーム37を上昇揺動させる状態を現出して、バケット38の先端がトラクタ5の推進で土砂に突き進みながらバケット38及びブーム37の上昇揺動で土砂をバケット38内に掬い取るようになる掬い動作を行い、この掬い動作で回転数センサ32からの検出値が適正値から予め設定した第3設定値(例えば適正値に対する60%の値)まで低下するのに伴って、左右の両ブレーキペダル31を制動操作して、速度維持装置101による所望の前進変速状態での静油圧式無段変速装置11の維持を解除して静油圧式無段変速装置11を中立復帰させ、又、各所定時間の経過とともにバケット38及びブーム37の上昇揺動を停止させて掬い動作を停止し、掘削積み込み制御を終了する。
Thereafter, the restart of the scribing operation by the recovery of the detection value from the
以上の構成によると、トラクタ5の前部にフロントローダ6を装備して構成された移動作業機1に半自動化装置98を搭載することによって、操縦者は、バケット38の先端が土砂に突っ込むように移動作業機1を前進推進させるようにすれば、バケット38の先端が土砂に突っ込んだ際の推進抵抗でエンジン回転数が適正値から第1設定値に低下するのに伴って、コントローラ49による掘削積み込み制御が開始されて、過負荷による不測のエンジン停止を回避しながら、トラクタ5の推進とフロントローダ6の作動とを適切に連動させた土砂のバケット38内への取り込みを効率良く行えるしゃくり動作と掬い動作による掘削積み込み状態を自動現出することができ、その結果、操縦者の負担を効果的に軽減しながら、効率の良い掘削積み込み作業を、操縦者の熟練度に関係なく行えることになる。
According to the above configuration, by mounting the
〔他の別実施形態〕
以下、本発明における他の別実施形態を列記する。
[Other alternative embodiments]
Other alternative embodiments of the present invention will be listed below.
〔1〕移動作業機1としてはホイールローダなどであってもよく、又、主変速装置としてギヤ式変速装置を装備するものであってもよい。
[1] The
〔2〕制御手段49が、掘削積み込み制御を開始する第1設定値の値、及び、しゃくり動作や掬い動作を停止する第2及び第3設定値の値は、エンジン10の能力などに応じて種々の変更が可能である。
[2] The value of the first set value at which the control means 49 starts excavation and loading control , and the values of the second and third set values at which the scraping operation and the scooping operation are stopped depend on the capacity of the
〔3〕最良の形態においては、掘削積み込み制御の開始に伴って、主クラッチ9の切り操作、又は、主クラッチ9の切り操作と静油圧式無段変速装置11の中立復帰操作とで、検出手段Sからの検出値の回復を図るようにしてもよい。
[3] In the best mode, when the excavation and loading control is started, the
〔4〕掘削積み込み制御においては、検出手段Sの検出値が適正値に回復するまでの間、主クラッチ9の切り状態、又は、静油圧式無段変速装置11の中立状態を維持する構成に代えて、予め設定した所定時間(例えばバケット38先端の突っ込みによる制御作動の開始時は3秒、しゃくり動作後は1秒)の間、主クラッチ9の切り状態、又は、静油圧式無段変速装置11の中立状態を維持することで、検出手段Sからの検出値の回復を図るようにしてもよい。
[4] In the excavation loading control, the disengagement state of the
〔5〕バケット38の先端を掘削対象に突っ込ませる際の推進速度の設定は、掘削対象の種類や硬さなどに応じて種々の変更が可能である。
[5] The propulsion speed when the tip of the
〔6〕掘削積み込み制御で行われるしゃくり動作や掬い動作の回数、及び、それらの動作における推進速度の設定は、掘削対象の種類や硬さなどに応じて種々の変更が可能である。 [6] The number of scooping operations and scooping operations performed in the excavation and loading control, and the setting of the propulsion speed in these operations can be variously changed according to the type and hardness of the excavation target.
〔7〕移動作業機1として、例えば後輪20のみを駆動する2輪駆動型に構成されたものを採用してもよい。ちなみに、この場合には、掘削積み込み制御を行う前の掘削用移動制御の開始時(トラクタ5の推進でバケット38の先端が掘削対象物に到達する前の段階の一例)に行われる、トラクタ5に対するバケット38の高さ位置及び上下角度を掘削作業開始用の適正位置及び適正角度にするための制御作動において、そのときの適正角度を、バケット38の先端を掘削対象物に突入させた際に、後輪20が浮き上がるような機体5の姿勢の変化を防止できる角度に設定すれば、バケット38の先端を掘削対象物に突入させた際に、後輪20が浮き上がって、バケット38突入時の推進抵抗による動力の低下を検出手段Sによって検出することができなくなり、その検出に基づく制御手段49による所定の制御作動としての掘削積み込み制御が開始されなくなって、機体5の推進とフロントローダ6の作動とを適切に連動させた掘削積み込み状態が現出されなくなる、といった不都合の発生を未然に回避できることになる。
[7] As the
〔8〕自動化装置3や半自動化装置98における推進用操作機構47や作業用操作機構48としては、油圧シリンダなどの油圧アクチュエータを備える油圧式、空気圧シリンダなどの空気圧アクチュエータを備える空気圧式、あるいは、電動シリンダなどの電動アクチュエータを備える電動式のいずれに構成されたものであってもよく、又、油圧式、空気圧式、及び電動式のいずれか又は全てが混在する状態に構成されたものであってもよい。
[8] The
〔9〕外部管理装置4としては、GPS(全地球測位システム)を利用して移動作業機1の位置を計測するように構成されたものであってもよく、GPSを利用して移動作業機1の位置を計測する計測装置を移動作業機1に搭載するようにしてもよい。
[9] The external management device 4 may be configured to measure the position of the
〔10〕外部管理装置4としては、複数台のカメラ64を備えてより広範囲の作業領域A0での移動作業機1の位置管理を行えるように構成されたものであってもよい。
[10] The external management device 4 may be configured to include a plurality of
〔11〕マーカ69としては、画像処理による位置計測が可能なものであれば、ストロボ以外の例えば発光ダイオードなどを採用するようにしてもよい。
[11] As the
〔12〕マーカ69を移動作業機1の前後に所定間隔を隔てて並設し、それらの位置から外部管理装置4が移動作業機1の方位を割り出すように構成してもよい。
[12] The
〔13〕例えば赤外線センサなどにより移動作業機1のコース外への推進を検出するのに伴って移動作業機1を緊急停止させる緊急停止装置を装備するようにしてもよい。
[13] For example, an emergency stop device may be provided to stop the
〔14〕ストロボ69の発光が常にカメラ64に向かうように、機体の旋回操作とともにストロボの回動操作をも行うように構成してもよい。
[14] The
5 機体
6 フロントローダ
9 主クラッチ
10 エンジン
11 主変速装置
37 ブーム
38 バケット
49 制御手段
S 検出手段
5
9 main clutch
10 engines
11
Claims (4)
前記機体の推進で前記バケットの先端が前記掘削対象物に突入した際の推進抵抗により前記検出手段からの検出値が適正値から第1設定値に低下するのに伴って、前記制御手段が掘削積み込み制御を開始し、
前記掘削積み込み制御では、前記制御手段の制御作動により、前記掘削積み込み制御の開始とともに前記主変速装置の中立操作又は前記主クラッチの切り操作が行われて推進動力の伝達が一時的に停止され、その一時停止後に、前記主変速装置の前進増速操作又は前記主クラッチの入り操作により推進動力が伝達され、かつ、前記バケットの上昇揺動が行なわれることにより、前記バケットの先端が前記機体の推進で掘削対象物に突き進みながら前記バケットの上昇揺動で掘削対象物を掻き取るしゃくり動作が開始され、そのしゃくり動作により前記検出手段からの検出値が適正値から第2設定値に低下するのに伴って、前記主変速装置の中立操作又は前記主クラッチの切り操作が行われて推進動力の伝達が一時的に停止され、かつ、前記バケットの上昇揺動が停止されることにより前記しゃくり動作が終了され、その推進動力の伝達の一時停止後に、前記主変速装置の前進増速操作又は前記主クラッチの入り操作により推進動力が伝達され、かつ、前記ブームの上昇揺動が行なわれることにより、前記バケットの先端が前記機体の推進で掘削対象物に突き進みながら前記ブームの上昇揺動で掘削対象物を掬い取る掬い動作が開始され、その掬い動作により前記検出手段からの検出値が適正値から第3設定値に低下するのに伴って、前記主変速装置の中立操作が行われて推進動力の伝達が停止され、かつ、前記ブームの上昇揺動が停止されることにより前記掬い動作が終了されるように構成してある移動作業機。 A fuselage configured to transmit power from the engine to the main transmission for propulsion via the main clutch is equipped with a front loader equipped with a bucket and a boom that can be swung up and down. Detection means for detecting power fluctuations based on engine speed, and control means for controlling the propulsion of the airframe and the operation of the front loader ,
The control means excavates as the detection value from the detection means decreases from the appropriate value to the first set value due to the propulsion resistance when the tip of the bucket enters the excavation object by propulsion of the airframe. Start loading control ,
In the excavation and loading control, the transmission of propulsion power is temporarily stopped by performing the neutral operation of the main transmission or the disengaging operation of the main clutch together with the start of the excavation and loading control by the control operation of the control means, After the temporary stop, the propulsion power is transmitted by the forward speed increasing operation of the main transmission or the main clutch engaging operation, and the bucket is lifted and swung, so that the tip of the bucket is attached to the airframe. A scraping operation for scraping the excavation object is started by the upward swing of the bucket while propelling to the excavation object by propulsion, and the detection value from the detection means is lowered from an appropriate value to a second set value by the scoring operation. Accordingly, the neutral operation of the main transmission or the disengagement operation of the main clutch is performed to temporarily stop the transmission of propulsion power, and The scrambling operation is terminated by stopping the upward swinging of the gear, and after the suspension of the transmission of the propulsion power, the propulsion power is transmitted by the forward speed increasing operation of the main transmission or the main clutch engaging operation. In addition, when the boom is swung upwardly, a scooping operation of scooping up the excavation object by the upward swing of the boom is started while the tip of the bucket pushes the object to be excavated by the propulsion of the aircraft. In addition, as the detection value from the detection means decreases from the appropriate value to the third set value due to the scooping operation, the neutral operation of the main transmission is performed to stop the transmission of propulsion power, and A mobile work machine configured to stop the scooping operation when the upward swing of the boom is stopped .
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