JP5132742B2 - ブルドーザ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、このようなリッパ装置のリッピング作業を自動的に制御する装置として、オペレータによって押下されるとリッパ装置を所定の位置まで自動的に上昇させるオートリターンボタンを設けた装置が開示されている。
すなわち、上記公報に開示されたリッパ装置の駆動制御装置では、オペレータが自動制御を実施するためにはオートリターンボタンを押下する必要があるため、リッピング作業における通常の操作以外の操作を伴う。このため、オペレータとしては、通常のリッピング作業時の操作に新たな操作を加える必要があり、従来と同じ感覚でリッピング作業を行うことができないという問題がある。
すなわち、本発明のブルドーザでは、例えば、リッパ装置が地中から引き上げられた等、リッピング作業の終了を検知した場合には、その後で再度リッピング作業を開始するまでに行われる一定の操作について、自動制御を行う。
通常、このようなブルドーザによるリッピング作業では、リッパ装置の先端(リッパポイント)を接地させて機体後部を持ち上げた状態で前進させることで、リッパ装置を地中の所定の深さまで貫入させ、そのまま前進することで岩盤や硬い土等の掘削作業を行う。そして、このようなリッピング作業では、掘削作業を行ったラインに沿って何度もリッピング作業を行うケースが多い。この場合、ブルドーザのオペレータは、リッパ操作レバーを操作しながらリッピング作業を行い、リッピング作業終了後には次のリッピング作業の準備のための操作を繰り返し行う必要がある。さらに、リッピング作業を行う際には、リッパ操作レバーの操作をブルドーザの操向を行うステアリングレバーの操作と連動させて2つの操作レバーを上手く操作する必要があるため、オペレータの操作負担が大きいという問題がある。
そこで、本発明のブルドーザでは、リッピング作業を繰り返し行う際のオペレータの操作負担を軽減するために、リッピング作業が終了したことを検知して、次のリッピング作業の準備を行うまでの一定の操作(リッパ装置の持ち上げおよびリッパ装置のチルトバック)の全部あるいは一部を自動化するように制御を行う。
ここでは、上記開始条件を満たした場合に、リッパ装置を地中から引き上げる第1制御を実行する。
すなわち、オペレータによってリッパ装置の操作レバーの上げ操作がされると、オペレータがその後で操作レバーを離しても、第1制御が実行されることで、自動的にリッパ装置の上げ操作が継続して実行される。
ここでは、上記開始条件を満たした場合に、地中から引き上げられたリッパ装置をチルトバックさせる第2制御を実行する。
これにより、オペレータはリッピング作業を終えようとする際に操作レバーを一時的にチルトバック側に操作するだけで、ブルドーザがその後も自動的にチルトバック操作を継続して実行する。この結果、オペレータは、通常のリッピング作業時の操作を繰り返すだけで、ブルドーザを後進させる操作の方に集中することができるため、従来よりも操作負担を軽減することができる。
・ブルドーザが前進、あるいは停止していること、
・ブルドーザの油圧回路において作業機油圧が所定のリリーフ圧以上になっていること、
・リッパ装置の操作レバーによって下げ操作されたこと、
・リッパ装置の上げ操作から所定時間以上経過したこと、
のいずれか1つが検知されると、第1制御を解除する。
ここで、上記4つの条件のうち、ブルドーザの前進は、例えば、ステアリングレバーの操作状態に基づいて検知する。また、油圧回路における作業機油圧が所定のリリーフ圧以上になっていることは、例えば、リフトシリンダやチルトシリンダ等の油圧に基づいて検知する。さらに、リッパ装置の操作レバーの下げ操作については、例えば、操作レバーの操作状態に基づいて検知する。リッパ装置の上げ操作から所定時間が経過したことは、例えば、操作レバーの上げ操作を検出して時間を計測するタイマによって検知する。
・ブルドーザが前進、あるいは停止していること、
・ブルドーザの油圧回路において作業機油圧が所定のリリーフ圧以上になっていること、
・リッパ装置の操作レバーによってチルトイン操作されたこと、
・リッパ装置のチルトバック操作から所定時間以上経過したこと、
のいずれか1つが検知されると、第2制御を解除する。
ここで、上記4つの条件のうち、ブルドーザの前進は、例えば、ステアリングレバーの操作状態に基づいて検知する。また、油圧回路における作業機油圧が所定のリリーフ圧以上になっていることは、例えば、リフトシリンダやチルトシリンダ等の油圧に基づいて検知する。さらに、リッパ装置の操作レバーのチルトバック操作については、例えば、操作レバーの操作状態に基づいて検知する。リッパ装置のチルトバック操作から所定時間が経過したことは、例えば、操作レバーのチルトバック操作を検出して時間を計測するタイマによって検知する。
ここでは、所定の条件を満たした場合には、第1・第2制御のうち一方だけを実行するモード(第1モード)と、両方を独立して実行するモード(第2モード)と、両方を連動させて実行するモード(第3モード)と、をオペレータが選択可能である。
[ブルドーザ1全体の構成]
本実施形態に係るブルドーザ1は、不整地において整地作業を行う建設機械であって、図1に示すように、主として、キャブ2、車体フレーム3、ブレード4、リッパ装置5、および走行装置7を備えている。
車体フレーム3は、ブレード4やリッパ装置5等の作業機構および走行装置7が取り付けられており、その上部にはキャブ2が載置されている。
リッパ装置5は、車体フレーム(機体)3の後方に設けられており、略鉛直下向きに突出するシャンク5aの先端に取り付けられたリッパポイント5bを岩石等に突き刺して、走行装置7による牽引力によって切削、破砕を行う。また、リッパ装置5は、ブレード4と同様に、後述するリッパ操作レバー(操作レバー)32の操作に応じて油圧シリンダ(リッパリフトシリンダ51、リッパチルトシリンダ52)によって駆動される。なお、このリッパ装置5を用いたリッピング作業の制御方法については、後段にて詳述する。
[キャブ2内の構成]
本実施形態のキャブ2は、図2に示すように、内部に、オペレータシート11、右側操作装置20、左側操作装置21、モニタ35および制御装置(リッパ装置の駆動制御装置)40等を搭載している。
ブレード操作レバー31は、右側操作装置20の上面における最前部に設けられており、ブレード4を駆動するブレードリフトシリンダ41、ブレードチルトシリンダ42(図1,3参照)を動作させる。
操向操作レバー33は、車体の前進方向を前方とした場合の前後方向および左右方向において揺動され、ステアリング操作がなされる。また、操向操作レバー33は、シフトスイッチ33a、ステアリングレバー33b(図3参照)を有している。シフトスイッチ33aは、トランスミッションの速度段を切り換える操作具であって、前進・後進時における走行速度に応じて速度段を切り換える。ステアリングレバー33bは、前後左右の四方向に揺動可能な操作具であって、前方向に揺動させると前進、後方向に揺動させると後進、左方向に揺動させると左折、右方向に揺動させると右折するように、ブルドーザ1の走行方向をコントロールする。
モニタ35は、オペレータシート11の正面側に配置されたタッチパネル式の表示装置であって、図2に示すように、操作パネル35aとタッチキー35b(図5(a)参照)とを有している。そして、モニタ35は、オペレータによってブルドーザ1の操作に関する各種設定入力が行われるとともに、後述するリッパ装置5を用いたリッピング作業の制御に関する設定入力も行われる。
ここで、ブルドーザ1のリッパ装置5を用いたリッピング作業の流れについて、図4を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、リッパ装置5を用いた一般的なリッピング作業では、オペレータは、図4に示すような手順で各操作を行いながらリッピング作業を行う。なお、以下で説明する(1)〜(6)は、図4に示す(1)〜(6)における操作に対応している。また、以下の説明において、チルトインとは、シャンク5bを図4における時計回り(リッパポイント5bの指す方向)に回動させることを意味し、チルトバックとは、その逆方向に回動させることを意味している。
(1)オペレータは、リッパチルトレバー32aを操作してシャンク5aをチルトバックさせ、この状態でリッピング開始点にリッパポイント5bを接地させる。そして、オペレータは、リッパリフトレバー32bを操作して、リッパリフトシリンダ51によってブルドーザ1の機体後部を持ち上げる。
(2)オペレータは、キャブ2内に設置された減速ペダルを踏み込んでエンジン回転数を落とし、シフトスイッチ33aを操作して速度段をF1とする。そして、オペレータは、リッパチルトレバー32aを操作して、リッパポイント5bを地中の所望の深さまで貫入させる。
(3)オペレータは、リッパポイント5bを所望の深さまで貫入させると、エンジン回転数をMAXとし、ステアリングレバー33bを操作してブルドーザ1を前進させることで掘削作業を行う。このとき、オペレータは、リッパチルトレバー32aを操作してシャンク5aをチルトさせながらリッピング作業を行う。
(4)オペレータは、ブルドーザ1を所望の位置まで前進させてリッピング作業が終了すると、リッパリフトレバー32bを操作してブルドーザ1が前進している間にシャンク5aを岩盤から抜き取る。その後、オペレータは、ステアリングレバー33bを操作してブルドーザ1を後進させる。
(5)オペレータは、ブルドーザ1を後進させている間に、リッパチルトレバー32aを操作して、シャンク5aをチルトバックさせる。
(6)オペレータは、ブルドーザ1を次のリッピング開始点付近まで後進させると、リッパリフトレバー32bを操作して、リッパポイント5bがリッピング開始点に接地するまでシャンク5aを下げていく。以下、(1)〜(6)の操作を繰り返し行う。
ここで、上記(4)、(5)の操作は、一列分のリッピング作業を実施した後、次のリッピング作業を行うまでの準備作業として毎回実施する必要がある。そして、これらの操作は、前後確認をしながら複数の操作を同時に行う必要があるため、オペレータの操作負担が大きい。
<リッパ自動復帰制御の設定>
本実施形態では、以上のようなリッピング作業時におけるオペレータの操作負担を軽減するために、以下のような手順によりリッピング復帰自動制御の設定を行う。
具体的には、オペレータがキャブ2内においてキーオンすると、図5(b)に示すように、操作パネル35aに通常画面61、タッチキー35bにタッチキー画面62が表示される。このキーオン直後の通常画面61では、自動復帰制御は機能オフ状態で立ち上がり、画面右上の自動制御機能表示部61aは機能オフ状態を示す色(例えば、通常画面61の背景色と同じ青色)で表示される。
本実施形態では、このリッパ自動復帰制御として、上述した(4)の動作(リフト作動)のみ自動化する制御(第1モード)、上述した(4)、(5)の動作を独立して作動(リフト/チルト独立作動)させるように自動化する制御(第2モード)、上述した(4)、(5)の動作を作動(リフト/チルト連動作動)させるように自動化する制御(第3モード)という、3つのモードを設けている。
すなわち、図6(a)に示すように、モニタ35に通常画面61が表示されている状態において、オペレータがタッチキー画面62のモード選択ボタン62bを押下すると、図6(b)に示すように、モニタ35にモード選択画面63が表示される。
次に、図6(b)に示すように、オペレータが、モード選択画面63中のリッパオートリターンボタン63aを選択して、選択ボタン63bを押下すると、図6(c)に示すように、モード選択画面63上に自動制御モード選択画面64が表示される。
よって、オペレータは、自動化したい作業を選択して、選択ボタン63bを押下することで所望のモードを選択して、制御装置40にリッパ自動復帰制御を実行させることができる。
本実施形態のブルドーザ1に搭載された制御装置40では、上述した自動復帰制御の設定が完了すると、以下のような所定の条件(ステップS2〜S4)を全て満たした場合に、通常制御からリッパ自動復帰制御に切り換える。一方、リッパ自動復帰制御が開始された後には、以下のような所定の条件(ステップS6〜S9)のいずれか1つを満たした場合に、リッパ自動復帰制御から通常制御へ切り換える。
ここでは、まず、上述したリッピング作業完了後の動作のうち、図4に示す(4)のリッパ装置5のリフト動作を自動化する制御について説明する。
すなわち、上述したモード設定によって、自動制御モード選択画面64においてリフトのみ選択ボタン64bが選択されると、図7に示すように、ステップS1において、リッパ通常制御の状態からステップS2に移行する。
ステップS4では、オペレータによって、リッパ操作レバー32で上げ(リフト)操作がされたか否かを判定し、上げ操作された場合にはステップS5へ進む。ここで、リッパ上げ操作の有無は、リッパ操作レバー32の位置によって検出することができる。
すなわち、本実施形態では、ステップS2,S3においてリッピング作業が完了して後進している状態において、オペレータが一瞬でもリッパ操作レバー32で上げ操作すると、その後、リッパ操作レバー32から手を離しても、自動的にリッパ装置5の上げ操作は継続して行われる。
ステップS6では、ブルドーザ1が前進中、あるいは停止中であるか否かを判定する。これは、オペレータが操向操作レバー33を操作してブルドーザ1を後進させている状態から前進させようとしていることを検知することで、次のリッピング作業に入ろうとしている状況を認識して、リッパ自動復帰制御を解除するためである。
本実施形態では、以上のように、リッパ自動復帰制御が開始されると、ステップS6〜S9のいずれか1つの解除条件でも満たした場合には、リッパ自動復帰制御を解除して、通常制御へと切り換える。
(チルト自動制御)
次に、上述したリッピング作業完了後の動作のうち、図4に示す(5)のリッパ装置5のチルト動作を自動化する制御について説明する。
具体的には、図8に示すように、ステップS11において、リッパ通常制御の状態からステップS12に移行する。
ステップS14では、オペレータによって、リッパ操作レバー32でチルトバック操作がされたか否かを判定し、チルトバック操作された場合にはステップS15へ進む。ここで、チルトバック操作の有無は、リッパ操作レバー32(リッパチルトレバー32a)の操作状況によって検出することができる。
すなわち、本実施形態では、ステップS12,S13においてリッピング作業が完了して後進している状態において、オペレータが一瞬でもリッパ操作レバー32でチルトバック操作すると、その後、リッパ操作レバー32から手を離しても、自動的にリッパ装置5のチルトバック動作は継続して行われる。
ステップS16では、ブルドーザ1が前進中、あるいは停止中であるか否かを判定する。これは、オペレータが操向操作レバー33を操作してブルドーザ1を後進させている状態から前進させようとしていることを検知することで、次のリッピング作業に入ろうとしている状況を認識して、リッパ自動復帰制御を解除するためである。
ステップS18では、リッパ装置5のチルトイン操作がされたか否かを判定する。つまり、リッパ操作レバー32においてチルトイン操作がされたということは、オペレータが次のリッピング作業を開始しようとしていることが想定されるため、リッパ自動復帰制御を解除する。この判定については、リッパ操作レバー32のレバーの位置によって検出すればよい。なお、このように自動制御によるリッパ装置5の動きとは逆方向への操作を検知して、オペレータの手動操作を自動制御よりも優先させることで、効果的に自動制御を解除することができる。
本実施形態では、以上のように、リッパ自動復帰制御が開始されると、ステップS16〜S19のいずれか1つの解除条件でも満たした場合には、リッパ自動復帰制御を解除して、通常制御へと切り換える。
なお、図6(c)に示す自動制御モード選択画面64においてリフト/チルト独立作動選択ボタン64cが選択されると、上述したリフト自動制御とは独立して、このチルト自動制御も並行して進められる。
次に、上述したリッピング作業完了後の動作のうち、図4に示す(4)および(5)のリッパ装置5のリフト動作およびチルト動作を連動させて自動化する制御について説明する。
すなわち、上述したモード設定によって、自動制御モード選択画面64においてリフト/チルト連動作動選択ボタン64dが選択されると、上記リフト自動制御とチルト自動制御とを連動させるように制御が行われる。
つまり、リフト/チルト連動自動制御を実施するモード(第3モード)が設定されると、ステップS1の通常制御状態から順に、ステップS2,S3,S4の条件を満たすか否かを判定し、全ての条件を満たした場合には、ステップS5において制御装置40からリッパ上げ指令を出力してリフト上げ動作を自動的に行う。
以上のように、本実施形態では、オペレータが自身の好みに合わせて3つのモードを選択して実行させることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態では、リッパ自動復帰制御の開始条件および解除条件について、それぞれ例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(B)
上記実施形態では、上記チルト自動制御については、リフト/チルト独立作動制御(第2モード)およびリフト/チルト連動作動制御(第3モード)選択時にのみ、実施される例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
2 キャブ
3 車体フレーム
4 ブレード
5 リッパ装置
5a シャンク
5b リッパポイント
7 走行装置
7a 履帯
11 オペレータシート(運転席)
20 右側操作装置
21 左側操作装置
31 ブレード操作レバー
32 リッパ操作レバー(操作レバー)
32a リッパチルトレバー
32b リッパリフトレバー
33 操向操作レバー(ステアリングレバー(検知部))
33a シフトスイッチ
33b ステアリングレバー
34 アームレスト
35 モニタ
35a 操作パネル
35b タッチキー
36 油圧ポンプ
36a 油圧センサ
37 メインバルブ
39 タイマ
40 制御装置(リッパ装置の駆動制御装置)
41 ブレードリフトシリンダ
42 ブレードチルトシリンダ
51 リッパリフトシリンダ
51a 油圧センサ
52 リッパチルトシリンダ
52a 油圧センサ
61 通常画面
61a 自動制御機能表示部
62 タッチキー画面
62a 自動制御機能ON/OFFボタン
62b モード選択ボタン
63 モード選択画面
63a リッパオートリターンボタン
63b 選択ボタン
64 自動制御モード選択画面
64a 機能オフボタン
64b リフトのみ選択ボタン
64c リフト/チルト独立作動選択ボタン
64d リフト/チルト連動作動選択ボタン
Claims (7)
- 機体と走行装置とを備えるブルドーザであって、
前記機体の後部に取り付けられており、リッピング作業を行うリッパ装置と、
前記リッパ装置を操作するための操作レバーと、
前記走行装置による走行を操作するための操向操作レバーと、
前記操作レバーと前記操向操作レバーの操作により前記リッピング作業が終了したことを検知すると、前記リッパ装置を地中から引き上げる第1制御と、前記リッパ装置をチルトバックさせる第2制御と、を実行する制御部と、
を備えているブルドーザ。 - 前記制御部は、前記第1制御を選択的に実行する第1モードが設定される、
請求項1に記載のブルドーザ。 - 前記制御部は、リッピング作業中に前記操向操作レバーが後進側に操作され、かつ前記リッパ装置の操作レバーによって上げ操作をされたことによりリッピング作業が終了したことが検知されると、前記第1制御を実行する、
請求項1または2に記載のブルドーザ。 - 前記制御部は、前記リッピング作業中に前記操向操作レバーが後進側に操作され、かつ前記リッパ装置の操作レバーによってチルトバック操作されたことが検知されると、前記第2制御を実行する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のブルドーザ。 - 前記制御部は、前記ブルドーザの油圧回路において作業機油圧が所定のリリーフ圧以上になっていること、前記検知部において、前記ブルドーザが前進あるいは停止していること、前記リッパ装置の操作レバーによって下げ操作されたこと、前記リッパ装置の上げ操作から所定時間以上経過したこと、のいずれか1つが検知されると、前記第1制御を解除する、
請求項3に記載のブルドーザ。 - 前記制御部は、前記ブルドーザの油圧回路において作業機油圧が所定のリリーフ圧以上になっていること、前記検知部において、前記ブルドーザが前進あるいは停止していること、前記リッパ装置の操作レバーによってチルトイン操作されたこと、前記リッパ装置のチルトバック操作から所定時間以上経過したこと、のいずれか1つが検知されると、前記第2制御を解除する、
請求項4に記載のブルドーザ。 - 前記制御部は、前記第1・第2制御を独立して実行する第2モードと、前記第1・第2制御を連動させて実行する第3モードと、が設定される、
請求項2に記載のブルドーザ。
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