JPH0313380B2 - - Google Patents

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JPH0313380B2
JPH0313380B2 JP56188554A JP18855481A JPH0313380B2 JP H0313380 B2 JPH0313380 B2 JP H0313380B2 JP 56188554 A JP56188554 A JP 56188554A JP 18855481 A JP18855481 A JP 18855481A JP H0313380 B2 JPH0313380 B2 JP H0313380B2
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JP
Japan
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lift
blade
deviation
light receiver
output
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JP56188554A
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JPS5891231A (ja
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Tetsuji Funahashi
Shingo Kobayashi
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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Publication date
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Priority to US06/436,841 priority patent/US4537259A/en
Priority to DE19823239588 priority patent/DE3239588A1/de
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Publication of JPH0313380B2 publication Critical patent/JPH0313380B2/ja
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/14Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
    • G05D3/16Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device whose output amplitude can only take a number of discrete values

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブレードを備えた建設機械のブレー
ド制御装置に関する。
ブルトーザ、モータグレーダなどの建設車輛を
用いて整地作業を行なう場合、所定地上高さに投
射されたレーザ光を基準にしてブレードの高さを
制御するいわゆる自動レベリング方式が採用され
ている。
ところで上記ブレードを自動レベリング作動さ
せているさい、ブレードの負荷が大きくなつて車
輛が走行できなくなることが多々ある。かかる場
合、従来はブレード高さ設定器を用いて該ブレー
ドを上げる操作を行つて上記負荷を軽減したの
ち、再びブレードを下げるようにしていたが、こ
のとき、元のブレードの高さが不明となるため、
ブレード操作前の整地レベルとブレード操作後の
それとにズレを生じるという不都合を生じてい
た。
本発明はかかる状況に鑑み、自動レベリング作
動中にブレードの高さを手動で変化させた場合に
おいても、上記ブレードを元位置まで正確に戻す
ことができるブレード制御装置を提供することを
目的とする。
以下、図示する実施例を参照しながら本発明を
詳細に説明する。
第1図はブルトーザの一例を示す。リフトシリ
ンダ1とチルトシリンダ2で各々リフト作動およ
びチルト作動されるこのブルトーザのブレード3
には、頂部に受光器4を設置したロツド5と該ロ
ツドを昇降させる機構6が付設されている。なお
上記昇降機構6は、たとえば直流モータとギヤと
から構成され、上記受光器4は上下に配列したフ
オトセンサS1〜Soから構成されている。また上記
リフトシリンダ1は、上記ブレードの左右に各1
個づつ設けられている。
第2図は、上記ブレード3を制御する本発明に
係るブレード制御装置の一実施例を示すブロツク
図である。同図において、マニアル調節器7はレ
バー7aの操作によつて出力電圧が各別に変化さ
れる2つのポテンシヨメータ7b,7cを備え、
ポテンシヨメータ7bの出力は後記のリフトシリ
ンダ制御系Bに設けてある切替スイツチS3の端子
bおよび受光器制御系Aに設けてある切替スイツ
チS2の端子bに、またポテンシヨメータ7cの出
力は後記のチルトシリンダ制御系Cに設けてある
切替スイツチS4の端子bに各々与えられる。
ウインドウコンパレータ8および9は、各々上
記ポテンシヨメータ7bおよび7cの±出力電圧
が所定のしきい値よりも大きくなつたさいに信号
を出力するものであり、それらの出力信号はコン
トロールモード切替部10の出力信号d2およびd4
を各々“1”にして、後記する受光器制御系Aの
切替スイツチS2および上記チルトシリンダ制御系
Cの切替スイツチS4を端子b側に投入させる。
モード切替スイツチ11は、手動、自動および
測量の各モードを選択指定するものであり、その
切替操作によつて上記コントロールモード切替部
10の出力信号d1〜d4の論理レベルを次のように
設定する。
d1 d2 d3 d4 手動モード × × 1 1 自動モード 0 0 0 0 測量モード 1 0 1 0 なお上記各出力信号d1〜d4は、論理レベル
“0”のときそれらに対応するスイツチS1〜S4
端子a側に、また論理レベル“1”のとき上記各
スイツチを端子b側に各々投入させる。
上記コントロールモード切替部10は、第3図
に示す如く、上記ウインドウコンパレータ8,9
の出力信号を受けるオア回路10aと、モード切
替スイツチ11の接点bが開放されかつ後述する
リターンスイツチ11aが開放されたさいに論理
レベル“1”の信号を出力するアンド回路10b
と、上記オア回路10aの出力信号“1”でセツ
トされ、上記アンド回路10bの出力信号でリセ
ツトされるフリツプフロツプ10cと、上記切替
スイツチ11の接点aまたはcが開放された時に
信号“1”を出力するオア回路10dと、上記フ
リツプフロツプ10cがセツトされたさいまたは
切替スイツチ11の接点aが開放されたさいに信
号“1”を出力するオア回路10eとからなつて
いる。
受光器制御系Aは、上記切替スイツチS1,S2
図示するように共に端子a側に投入されている場
合において、リフトレベル設定器12の設定値
と、第1図に示したロツド5のストロークを検出
するストローク検出器13の出力信号との偏差を
エラーアンプ14に入力し、該アンプの出力信号
と上記ストローク検出器13の出力を微分する微
分器15の出力信号との偏差をエラーアンプ16
およびパルス幅変調器付増幅器17を介して前記
受光器ロツド昇降機構6に入力させるように構成
されている。そして上記受光器ロツド5のストロ
ーク検出器13で検出したストローク長つまり上
記受光器4の高さ変化を測定する表示部42を上
記検出器13に接続して、上記ストローク長をモ
ニタするようにしてある。
上記受光器4は、第1図に示す投光器18より
投射されたレーザビーム19を受けて該ビームに
対する受光位置偏差を検出するものである。い
ま、上記受光器4の各センサS1〜Snのうちのい
ずれかにレーザビーム19が入射すると、そのセ
ンサの出力信号がラツチ回路20に入力されると
ともに、上記各センサの出力を受けるオア回路2
1およびワンシヨツトマルチ22を介して上記ラ
ツチ回路20にラツチクロツクが入力されるの
で、上記受光センサの出力信号が該ラツチ回路2
0にラツチされる。
上記各センサS1〜S4の出力には、所定の重み付
け、すなわちレーザビーム19の光軸に対する受
光位置の偏差(光軸に対する受光器中心のズレ)
を表わす重み付けがなされており、D/A変換器
23はこの重み付けに基づいて上記ラツチ回路2
0の出力信号をアナログ電圧に変換する。したが
つて上記D/A変換器23の出力信号は、上記レ
ーザビーム19と受光器4の中心位置とのズレ量
(受光位置偏差)を示す。なお上記中心位置がレ
ーザビーム19に対し上方にズレているか下方に
ズレているかによつてズレ信号の極性が反転す
る。
上記投光器18は、毎分所定回転数回転して前
記ブレード3による仕上げ面についての基準面を
形成している。しかして、この投光器18がたと
えば毎分600回転する場合、上記受光器4は0.1秒
毎にレーザビームを検出することになる。
上記リフトシリンダ制御系Bは、上記切換スイ
ツチS3が端子a側に投入されている場合におい
て、上記D/A変換器23の出力値と、リフトシ
リンダ1のストローク値を検出するポテンシヨメ
ータ2の検出値とを加算し、その加算結果と上記
ポテンシヨメータ24の検出値との偏差をエラー
アンプ26に入力し、このアンプ26の出力値と
微分器27で微分された上記ポテンシヨメータ2
4の出力値をエラーアンプ28に入力し、該アン
プ28の出力値でバルブ位置決めサーボ系29お
よびメインバルブ30を作動させて前記リフトシ
リンダ1を制御するように構成されている。
なお上記D/A変換器23の出力端は、アンプ
41を介して前記受光器制御系Aの切換スイツチ
S1の端子bに接続されている。また上記サンプル
ホールド回路25は、上記ワンシヨツトマルチ2
2の出力信号でホールド作動する。
上記チルトシリンダ制御系Cは、切替スイツチ
S4,S5が共に端子a側に投入されている場合にお
いて、前記チルトシリンダ2のストロークを検出
するストローク検出器31(左右のリフトシリン
ダのストローク差で検出)の検出値と、ブルトー
ザの車体に付設されている車体ロール角傾斜計3
2の検出値とを加算し、その加算値とチルト傾斜
設定器33の設定値との偏差をエラーアンプ34
に入力し、このアンプの出力値と微分器35によ
つて微分された上記検出器31の出力値との偏差
でバルブ位置決めサーボ系37およびメインバル
ブ38を作動させ、もつてチルトシリンダ2を制
御している。
なお上記リフトシリンダ制御系Bのエラーアン
プ26の出力値を受ける絶対値アンプ39は、上
記アンプ26の出力値の絶対値を出力するもので
ある。この絶対値アンプ39の出力は周知のパル
ス幅変調部40に入力され、ここでその値に対応
した時間幅のパルス信号に変換される。そしてこ
の変調部40は、上記絶対値アンプの出力値が0
のときには切替スイツチS5を端子a側に投入さ
せ、0よりも大きいときにはその大きさに対応し
た時間だけ上記スイツチS5を端子b側に付勢させ
る。この結果、制御系Bによるブレード3のリフ
ト動作が制御系Cによる該ブレード3のチルト動
作に優先して行なわれる。
これはチルト動作を優先させるように構成され
ている油圧回路をリフト優先動作させるために必
要な制御である。
いま上記受光器制御系Aのリフトレベル設定器
12を適当に設定すると、その設定値に対応する
ストローク長となるように上記受光器ロツド5が
伸縮される。この結果、上記受光器4の中心位置
とレーザビーム19の光軸との間にズレ(受光位
置偏差)を生じ、そのさい受光器中心より上方に
レーザビームが入射している場合(上はずれ)に
は第4図に示すようはずれ量に対応した電圧er
が、また受光器中心より下方にレーザビームが入
射しているときには同図に示す電圧erが各々上
記D/A変換器23から出力され、これによつて
上記リフトシリンダ制御系Bは上記受光位置偏差
がなくなるように、つまり上記受光器4の中心部
にレーザビーム19の光軸が位置するように前記
リフトシリンダ1を制御する。かくして上記ブレ
ード3は、上記リフトレベル設定器12の設定値
に対応した高さに位置される。
一方、チルトシリンダ制御系Cもサーボ系を構
成しているので、チルト傾斜設定器33の設定値
に従つたチルト角をなすようにチルトシリンダ2
がブレード3を傾動させる。
以上は、前記モード切替スイツチ11が“自
動”モードを選択している場合、つまり上記コン
トロールモード切替部10の出力信号d1〜d3を全
て“0”に設定して上記各切替スイツチS1〜S4
共に端子a側に投入させてある場合の各制御系の
動作を説明したが、つぎに上記切替スイツチ11
で“測量”モードを選択した場合の動作について
説明する。
この場合、前記したようにコントロールモード
10の出力信号d1,d2,d3およびd4の論理レベル
が各々“1”、“0”、“1”および“0”に設定さ
れるので、前記切替スイツチS1,S3が端子b側
に、また切替スイツチS2,S4が端子a側に各々投
入される。その結果、上記受光器制御系Aは、前
記D/A変換器23の出力値を指令値とする速度
サーボ制御系を構成し、一方、上記リフトシリン
ダ制御系Bは、フイードバツクループが断たれて
前記マニアル調節器7のポテンシヨメータ7bが
リフトシリンダ1に対する制御信号を入力する状
態となる。なお、チルトシリンダ制御系Cは、上
記“自動”モードの場合と同様に作用する。
そこでいま、上記チルト傾斜設定器33を操作
してブレード3を水平に位置させ、かつ上記マニ
アル調節器7のリフトポテンシヨメータ7bの操
作で上記ブレード3を適当な高さ位置に固定させ
た状態で車輛を走行させると、地面の凹凸に伴つ
て上記受光器4の高さが次のように変化する。
すなわち、車輛が地面の凹部を走行して上記レ
ーザビーム19が受光器4の中心より上方に入射
した場合には、第4図に示した電圧erが上記
D/A変換器23から出力され、これによつて前
記ロツド昇降機構6の直流モータが受光器ロツド
5を伸長させる方向に回転する。逆に上記レーザ
ビーム19が受光器4の中心より下方に入射した
場合には、同図に示す電圧erが上記D/A変換
器23より出力されるので、上記直流モータがロ
ツド5を縮退させる方向に回転する。
かくして受光器4は、常にレーザビーム19が
その中心部に入射するように追従し、したがつて
上記受光器ロツドのストローク検出器13より出
力されるロツドのストローク長を前記表示部42
に記録させることにより、上記レーザビーム19
の光軸を基準とした地形測量を行なうことができ
る。
なお、走行路面の高低差が大き過ぎて上記投光
器4がレーザビーム19に追従しえなくなつた場
合には、その時点で上記マニアル調節器7のリフ
ト用ポテンシヨメータ7bを操作して、受光器4
を取付けているロツド5をその可動ストロークの
中心に位置させるようにブレード3の高さを調整
すればよい。ただし、この場合には上記ブレード
3の上昇量または下降量をメータ等で読みとり、
そのデータをその後の測量結果に加減算する必要
がある。
つぎに上記リフトシリンダ1とチルトシリンダ
2とを手動で作動させる場合について説明する。
前記モード切替スイツチ11を“自動”モードに
設定して自動レベリングによる整地作業を行なつ
ている場合、前記したようにブレード3が過負荷
状態になつて車輛が走行できなくなることが多々
ある。この場合、上記受光器制御系Aのリフトレ
ベル設定器12の設定値を変化させて上記ブレー
ド3を上方に移動させてもよいが、そのようにす
ると、従来装置の場合と同様に上記リフトレベル
設定器12の元の設定値が不明となつて上記ブレ
ード3の刃先を元位置に戻すことが困難となる。
上記実施例に示した本発明に係る装置において
は、かかる不都合を生じることなく手動によるブ
レードのリフトおよびチルト制御を実施すること
ができる。すなわち、上記マニアル調節器7のレ
バー7aをリフト軸方向に操作すると、ポテンシ
ヨメータ7bの出力電圧が前記ウインドウコンパ
レータ8をON作動させるので、それまで論理レ
ベル“0”を示していた上記コントロールモード
切替部10の出力信号d2が“1”に変化し、これ
によつて上記受光器制御系Aの切替スイツチS2
端子b側に切替えられる。
いま、上記ポテンシヨメータ7bよりの電圧
が出力されているとすると、この電圧は受光器制
御系Aに速度指令信号として入力され、これによ
つて上記ロツド駆動機構6の直流モータが受光器
ロツド5を縮退させる方向に回転する。これに伴
い受光器4の中心が上記レーザビーム19の光軸
よりも下方となるので、その受光位置偏差を入力
される前記リフトシリンダ制御系Bはブレード3
を上昇させるようにリフトシリンダ1を制御す
る。しかして上記ポテンシヨメータ7bの出力電
圧を零にさせると、上記ロツド5の縮退動作が止
まるので、受光器4がその中心でレーザビーム1
9をとらえた時点でブレード3の上昇も停止す
る。
上記の操作によつてブレード3を上昇させたの
ち、前記モード切替スイツチ11に併設されてい
るリターンスイツチ11aを押すと、上記コント
ロールモード切替部10の信号d2の論理レベルが
“0”に戻り、これによつて前記切替スイツチS1
が端子a側にリセツトされる。このため、受光器
4はリフトレベル設定器12の設定値に対応した
元の高さまで戻り、これに追従してブレード3も
元の高さまで下降する。
なお、上記ポテンシヨメータ7bをその出力電
圧がとなる方向に操作すれば、ブレード3を上
記とは逆の方向(下降方向)に移動させることが
できる。
一方、上記マニアル調節器7のチルト用ポテン
シヨメータ7cを操作すると、該ポテンシヨメー
タ7cの出力電圧がウインドウコンパレータ9を
ONさせるので、該コンパレータ9の出力が上記
コントロールモード切替部4の出力信号d4
“1”にさせる。これによつて前記スイツチS4
端子b側に切替えられ、上記ポテンシヨメータ7
cの出力電圧がチルトシリンダ制御系の指令値と
して入力されるので、上記ポテンシヨメータ7c
の出力電圧を変化させることにより任意のブレー
ドチルト角を手動設定することができる。しかし
てこの場合も、上記リターンスイツチ11aを押
して上記信号d4を“0”にすることにより、つま
りスイツチS4を端子a側にリセツトさせることに
より、ブレード3のチルト角を元のチルト角に戻
すことができる。
なお上記モード切替スイツチ11を“手動”モ
ードに設定して、上記ブレード3の高さおよびチ
ルト角を手動調節することもできる。すなわち、
この場合には、上記コントロールモード切替部1
0の出力信号d3,d4が共に“1”に設定されるの
で、上記切替スイツチS3,S4が端子b側に各々投
入される。したがつて上記マニアル調節器7のポ
テンシヨメータ7bおよび7cを操作することに
よりブレードの高さおよびチルト角を各各手動で
設定することができる。
上記したように本発明によれば、ブレードの自
動レベリング動作を中断させて該ブレードの手動
による高さ調整を行なつたさい、その調整後にブ
レードを元の位置に復帰させて再び自動レベリン
グ動作させることができるので、前記した従来装
置の欠点を解消できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ブルトーザの一例を示した概念図、
第2図は本発明に係る装置の一実施例を示したブ
ロツク図、第3図は第2図に示したコントロール
モード切替部の一構成例を示した回路図、第4図
は受光器の受光位置偏差に対応した電気信号を示
す図である。 1……リフトシリンダ、2……チルトシリン
ダ、3……ブレード、4……受光器、5……ロツ
ド、6……ロツド昇降機構、7……マニアル調節
器、7b,7c……ポテンシヨメータ、10……
コントロールモード切換部、11……モード切替
スイツチ、12……リフトレベル設定器、13…
…受光器ロツドのストローク検出器、18……投
光器、19……レーザビーム、24……ポテンシ
ヨメータ、33……チルト傾斜設定器、S1〜S5
…切替スイツチ、S1〜So……フオトセンサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 受光器シリンダを介してブレードに支承さ
    れ、所定地上高さに投射されたレーザ光を受光し
    て、該レーザ光に対する受光位置偏差を検出する
    受光器と、 上記ブレードの目標リフトレベルを設定するリ
    フトレベル設定手段と、 上記受光器シリンダのストローク量を検出する
    ストローク量検出手段と、 レバーの操作量に対応した大きさのリフト指令
    を出力するリフト指令発生手段と、 上記目標リフトレベルと、上記受光器シリンダ
    のストローク量との偏差をリフトレベル偏差とし
    て検出する手段と、 上記リフトレベル偏差と上記リフト指令のいず
    れかを選択する切換スイツチ手段と、 上記切換スイツチ手段で選択される上記リフト
    レベル偏差または上記リフト指令に基づいて上記
    受光器シリンダを制御する受光器シリンダ制御手
    段と、 上記受光位置偏差に基づいて、該偏差がなくな
    るようにブレードリフトシリンダを制御するリフ
    トシリンダ制御手段と を備えることを特徴とするブレード制御装置。
JP18855481A 1981-10-26 1981-11-25 ブレ−ド制御装置 Granted JPS5891231A (ja)

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JP18855481A JPS5891231A (ja) 1981-11-25 1981-11-25 ブレ−ド制御装置
US06/436,841 US4537259A (en) 1981-10-26 1982-10-26 Blade control device
DE19823239588 DE3239588A1 (de) 1981-10-26 1982-10-26 Einrichtung zum steuern der schar von bodenplaniermaschinen

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JP18855481A JPS5891231A (ja) 1981-11-25 1981-11-25 ブレ−ド制御装置

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JPS5891231A JPS5891231A (ja) 1983-05-31
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991016506A1 (en) * 1990-04-24 1991-10-31 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Device for controlling height of blade of tracked vehicle
JP2646282B2 (ja) * 1990-04-24 1997-08-27 株式会社小松製作所 装軌車両のブレード高さ制御装置

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JPS491081A (ja) * 1972-04-19 1974-01-08

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JPS491081A (ja) * 1972-04-19 1974-01-08

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