JPH0617409A - グレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は圧雪の状況により選択した作業モー
ドにより圧雪の状況に適した目標値が車速やエッジの摩
耗を考慮して適切に設定され速やかに自動制御され、精
度の高い路面整正作業が効率良く安全に行えるようにな
り、操作員が車両の走行操作に専念できるグレーダ装置
を提供しようとするものである。 【構成】 グレーダ装置は、路面整正作業中、昇降用流
体圧シリンダのヘッド側とロッド側の圧力センサの信号
値を演算して求めた有効押付け圧、ブレードの反転位置
を検出する位置センサの信号値を演算して求めた切削角
の各値を操作員の圧雪の状況に応じて設定した作業モー
ドと速度センサの信号値を演算して求めた車速、ブレー
ドの昇降位置の変化を演算して求めたエッジの摩耗量に
よって自動的に目標値とを比較して、速やかに動作する
各流体圧アクチュエータに総合的に適正な修正制御量信
号を出力するよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は除雪トラックに配設され
るグレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のものにあっては、下記の
ようなものになっている。従来の除雪トラックのグレー
ダ装置による路面整正作業は、路面上の圧雪の硬度や深
さに応じて操作員が運転室内で複数の操作レバーやスイ
ッチを操作している。その操作はブレードを昇降して圧
雪の硬度や深さに合った押付け圧をエッジを介して路面
上に圧雪に加えながら走行することにより路面上から圧
雪を削り取るものであり、基本的には、圧雪の硬度が低
い時はブレードの切削角を小さく、押付け圧は低く、圧
雪の硬度が高くなるにつれてブレードの切削角を大き
く、押付け圧は高くすることで圧雪が良く削れる。

【０００３】そこで、操作員はその熟練度により圧雪硬
度や路面の縦断勾配・起伏・気象条件などによる圧雪深
さの変化、横断勾配など道路構造によって生じる左右の
アンバランス状態に対して、進行方向を注視するのみで
なくバックミラーによる仕上がり具合の確認、車両を通
して伝わる振動や車体の傾斜、さらにはエッジが舗装路
面と摩擦する際の音・火花・異臭など文字通り体の５感
を駆使して作業精度を上げている。

【０００４】スタッドレス時代を迎え早期路面整正の必
要性がいっそう高まる中、除雪トラックのグレーダ装置
は建設機械にないその高速作業性から特に重要視されて
来ている。そのような高速路面整正の必要性と熟練労働
力の不足という社会的な背景から、グレーダ装置にも操
作レバーやスイッチを少なくしたり、ブレードを自動制
御する装置が求められ、実用化され始めている。（特開
平２−４７４１３号） 作業時の急激な過負荷に対する安全機構も普及してい
る。（実開昭５９−７３４５８号など）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】グレーダ装置はその構
造上、１個のブレードに対して左右一対の昇降用流体圧
シリンダで左右の押付け圧を調整するため、一方を押付
けると他方の圧が低下する特徴があり、その調整を１０
〜５０ｋｍ／ｈで雪上を作業走行しながら操作員がレバ
ー操作して短時間でしかも頻繁に行うことはかなり熟練
を要する上、高速でわずかな操作ミスも大きな事故につ
ながる恐れがあるため操作員の疲労度が高い作業であっ
た。

【０００６】しかし、かかる操作員の負担を軽減するた
めの前記自動制御（特開平２−４７４１３号）は、押付
け圧についてブレード左右昇降流体圧シリンダのエンド
側の圧力を設定圧に保つよう制御し、ブレードの角度を
設定角に保つようにブレード反転流体圧シリンダを制御
する方式でそれぞれ単独に制御し、目標値の設定を操作
員が行うことから次のような問題がある。

【０００７】上記の左右一対の昇降用流体圧シリンダで
一方を押付けると他方の圧が低下するグレーダ装置の構
造上の特徴から、左右同時にそれぞれの制御量で修正指
令信号を出力することになるが、流体圧が１系統のため
負荷の軽い方しか作動せず押付け圧の制御が安定しづら
い。左右一対の流体圧シリンダに発生する圧力は、配管
抵抗、制御動作時に発生するサージ圧、ブレードが路面
勾配などに対する応答遅れなどで片端もしくは全体に路
面から浮いた時のその自重によって発生する圧力の総和
であり、当該シリンダのエンド側の圧力だけで制御して
も精度の良い作業はできない。特に、車両の速度が高速
になると操安性の点で速度に合った押付け圧の適切な設
定と正確な制御がなされなければ危険である。

【０００８】又、圧雪に応じた切削角をブレード角で設
定しても、エッジが摩擦すると先端の鋭利な刃先断面を
失うため圧雪への刺さりが悪くなり、摩擦により拡大し
た接地面積による摩擦抵抗が増大して切削力が低下す
る。操作員が作業しながらエッジの摩擦を判別すること
は極めて困難なため予定通りの精度が得られていないこ
とを上記のバックミラー確認など５感で確認し押付け圧
の設定を頻繁に変更し、かえってエッジの摩擦を早める
という悪循環になり、精度・効率が得られないばかり
か、かかる負担はあまり軽減されていない。

【０００９】又、作業中信号機などで車両が停止した
り、過負荷により車速が低下し最終的にはスリップ状態
になり車両が停止せざるを得ない場合、排雪中の大量の
圧雪がブレードの前部に堆積したままになり、そのまま
発進しようとしてもスリップして押せないためブレード
を上げて負荷を少なくして発進するか、一旦バックして
惰性をつけて作業を再開することになり、前者は圧雪の
段差ができてしまい後続車がハンドルを取られることが
あり、後者は効率的でなく後続車が追突する恐れもあり
危険である。特に、負荷が大きすぎると、路面整正作業
が一方向へ雪を排雪することから、モーメントによりス
リップと同時に車両が横方向へ大きく流れる現象が出る
こともあり対向車に対しても危険である。上記安全機構
（実開昭５９−７３４５８号）も作動時運転席からレバ
ーなどで復帰できる方式であるが、作動や復帰を直感し
づらいという問題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するもので、除雪トラックに配設されたグレーダ装
置において、検出部の圧力センサ、位置センサ、速度セ
ンサからの入力信号より有効押付け圧、切削角、車速を
演算し、操作員が圧雪の状況に応じて作業前あるいは作
業中に操作部で選択する作業モードと車速に対してあら
かじめプログラムされた必要押付け圧、切削角の目標値
と比較して、押付け圧においては安全で有効な修正指令
信号、切削角についてはエッジの摩耗量に応じて刃先を
研ぎながら適切な切削角の目標値に保つようブレード角
を補正するための修正指令信号を調節部を介して流体圧
アクチュエータに出力すると共に、前記センサからの入
力信号を演算してブレードの位置、角度、押付け圧、安
全機構の作動復帰などの諸状態をグラフィック表示信号
として出力する制御部と、それを効果的に表示する表示
部とによって構成される自動制御システムを備えたグレ
ーダ装置である。

【００１１】

【実施例】本発明の１実施例について図面を参照して説
明する。図１は本発明の技術前提となる除雪トラックの
グレーダ装置を示す。図１において、グレーダ装置はシ
ャシ１の中央部下面に配設したブレード２の押付け圧を
左右一対の昇降用流体圧シリンダ３，３により調節し、
ブレード２の切削角を反転用流体圧シリンダ４により調
節する装置である。

【００１２】図２は自動制御システムの検出部・操作部
・制御部の構成を示す。図２において、ブレード２の前
記左右一対の昇降用流体圧シリンダ３，３のヘッド側・
ロッド側それぞれの流体圧を検出し信号として出力する
圧力センサ５，５・・・ ・・・ 、前記左右一対の昇降用流体
圧シリンダ３，３に内蔵されたブレード２の左右昇降位
置を検出する昇降用のストロークセンサ６，６、前記反
転用流体圧シリンダ４に内蔵されたブレード２の反転位
置を検出する反転用のストロークセンサ７、車両のトラ
ンスミッションの出力部に設けプロペラシャフト回転数
を検出する速度検出用の回転センサ８、安全機構作動を
検出する近接スイッチ９が検出部として装着されてい
る。操作員が運転席の近くに装着された設定器１０によ
り圧雪の状況に応じて作業モードを選択すると、モード
毎にプログラムされた車速に対応した押付け圧、エッジ
の摩耗量に対応した切削角の目標値が自動設定される。

【００１３】制御部は前記各センサからの入力信号から
演算し目標値と比較して修正指令信号を出力するＣＰＵ
１４、プログラムを保管するメモリー１５、作業中の記
憶データを一時保管するメモリー１６、検出部からの入
力信号をＣＰＵ１４で処理できるように変換する変換器
１７、Ｂｉｔ信号の入力装置１８，１８、修正指令信号
を接点出力する出力装置１９，１９、出力信号を変換す
るアナログ変換器２０、リレー２１、グラフィック制御
コントローラ２２、安定化電源２３から構成されてい
る。

【００１４】図３は自動制御システムの調節部をなす流
体圧回路を示す。図３において流体圧回路は、車両のフ
ライホイルＰＴＯから動力を取出し流体圧を供給する２
連流体圧ポンプ２４、前記左右の各流体圧シリンダの作
動時のメイン圧を２系統に分けて調節する電磁リリーフ
バルブ２５，２５Ａ、前記各流体圧シリンダの作動方向
を調節する電磁バルブ２６，２６・・・ ・・・ 、バルブが中
立時に流体圧のリークによるブレードの自然降下などを
防止するパイロットチェックバルブ２７，２７・・・ ・・・
、前記左右一対の昇降用流体圧シリンダの押付け時の
圧を調節する電磁比例リリーフバルブ２８，２８Ａ、前
記圧力センサ５，５・・・ ・・・ とで構成される。

【００１５】図４，図５は自動制御フローを示す。図
４，図５及び図２に基づいて制御内容を説明する。操作
員が圧雪の状況に応じて作業前に前記設定器１０で作業
モードを選択すると、プログラムによりモード毎に後述
の車速に対応した押付け圧とエッジの摩耗量に対応した
切削角の目標値が自動的に設定される。

【００１６】操作員が操作部の作業ボタン１１を押す
と、切削角に比例する前記ストロークセンサ７の信号位
置から演算した切削角が目標値になるよう前記電磁リリ
ーフバルブ２５、前記電磁バルブ２６に修正指令信号を
出力する。目標切削角になったら、前記左右一対の昇降
用流体圧シリンダ３，３に内蔵されたストロークセンサ
６，６の信号値からブレード２の左右昇降高さを演算
し、現在のブレード角で新品エッジの時に接地する高さ
を基準目標値として前記電磁リリーフバルブ２５，２５
Ａ、電磁バルブ２６，２６、電磁比例リリーフバルブ２
８，２８Ａに修正指令信号を出力する。

【００１７】次に、有効押付け圧を前記左右一対の昇降
用流体圧シリンダ３，３のヘッド側・ロッド側の圧力セ
ンサ５，５・・・ ・・・ の信号値から当該シリンダの各々の
ヘッド側・ロッド側間の圧力差として求め、前記回転セ
ンサ８の信号値から演算した車速に応じた目標値になる
よう当該シリンダを各々調節する前記電磁リリーフバル
ブ２５，２５Ａ、電磁バルブ２６，２６、電磁比例リリ
ーフバルブ２８，２８Ａに修正指令信号を出力する。２
連流体圧ポンプ２４により左右の昇降が独立した２系統
に分かれているので、修正指令信号に対してブレード２
は速やかにバランス良く下降し、左右押付け圧もそれぞ
れ目標値で安定する。

【００１８】作業走行中は圧力・回転数の入力信号の変
動に対して上記制御が連続して行われ、走行中に設定モ
ードが変更された場合もモード毎にプログラムされた車
速に対応した押付け圧に目標値を変更して回送ボタン１
２が押されるまで同様の制御が行われる。作業走行中の
切削角は、モード毎に自動設定されたエッジ摩耗量に対
応した切削角を目標値として後述の方法でエッジ摩耗量
を検出し前記反転用流体圧シリンダを調節する前記電磁
リリーフバルブ２５，２５Ａ、電磁バルブ２６，２６に
修正指令信号を出力する。安全機構の作動時、操作員が
操作部の復帰ボタン１３を押すと、復帰目標位置になる
ように前記反転用流体圧シリンダ４を調節する前記電磁
リリーフバルブ２５、電磁バルブ２６に復帰指令信号を
出力する。

【００１９】図６は有効押付け圧について説明する図で
ある。図６において作業中のブレード昇降用流体圧シリ
ンダの圧は、パイロットチェックバルブの作用によりヘ
ッド側が設定圧、ロッド側が０ｋｇ／ｃｍ² に近い低圧
でヘッド側の圧力に流体圧シリンダのピストンの断面積
を乗じた当該流体圧シリンダの支持力と切削抵抗の垂直
成分を含む路面からの反力がバランスしている状態であ
る。路面からブレードに対する反力が減少しヘッド側の
圧が下がり当該流体圧シリンダに押付け方向に作動する
修正指令信号が出力されると、パイロットチェックバル
ブが開放になり、ロッド側には流体タンクまでの配管の
圧力損失になる圧が発生してしまう。このため、ヘッド
側とロッド側の圧力センサの信号の差が設定値になるよ
うな修正指令信号を出力することにより有効な押付け圧
が得られる。

【００２０】図７は押付け圧の車速制御について説明す
る図である。図７において、押付け圧は操作員の選択す
る作業モード毎に目標値が自動設定され、それぞれ車速
０ｋｍ／ｈ（停止状態）での最低押付け圧から低速時は
車速に比例して高くなり、中速時は一定、高速時は車速
に比例して低くなる。

【００２１】図８はブレードのエッジ摩耗状態を示す。
図８において前記新品エッジ状態と実際の接地位置との
ブレード昇降高さの差がエッジ摩耗量である。

【００２２】図９は作業中の昇降ストロークの変化を示
す。図９のように昇降ストロークの波形は路面の凹凸に
よる車両の上下動などによる波長の短い波形と、路面の
ゆるやかな起伏や縦断勾配による波長の長い波形が合成
され時間経過に伴い前記新品エッジ状態の基準目標位置
から離れて行く。このストローク信号値からハード的な
フィルターで波長の短い波形を取り除き、残る波形から
サンプリングした信号値を一定時間毎に平均値を取り基
準目標値との差を演算することにより作業中のエッジ摩
耗量が求められる。

【００２３】図１０，図１１はエッジ摩耗量に応じた切
削角の制御方法を説明する図である。図１０，図１１の
ように基準角からエッジ摩耗量に応じて切削角を大きく
していくことにより先端の鋭利な刃先断面が常に形成さ
れ、一定角になると基準角に戻り制御を繰り返す。作業
終了時のエッジ摩耗量記憶データとして次回作業時まで
バックアップされ、新品エッジに交換時リセットされ
る。表示部にカラー液晶モニター２９を採用し、制御部
から前記各センサからの入力信号を演算してグラフィッ
ク表示信号として出力してキャラクター化したブレード
の正面・側面形状により、その位置、角度、押付け圧安
全機構の作動復帰などの諸状態を効果的に表示してい
る。

【００２４】図１２にモニターの表示画面例を示す。な
お、実施例は車速の検出を行う回転センサをトランスミ
ッション部に装着しているが、タイヤ、車軸などに装着
しても良く、別に作業装置か車両に第５輪速度センサや
非接触速度センサを装着しても良い。実施例の昇降用流
体圧シリンダのヘッド側の圧力センサは、電磁比例リリ
ーフバルブをセンサ内蔵式のものを使用し内蔵のセンサ
を使用しても良い。実施例はブレードの位置検出を反転
用流体圧シリンダに内蔵したストロークセンサで行って
いるが、角度センサを装置のリンク部に装着して検出し
ても良い。又、実施例で表示部に採用しているカラー液
晶モニターは、プラズマやＥＬなどの液晶モニターやＣ
ＲＴなどを採用しても良く、さらにＣＣＴＶカメラなど
により撮影した作業の仕上がり状況を確認することもで
きる。

【００２５】本考案のものは下記のように作用する。路
面整正作業中、昇降用流体圧シリンダのヘッド側とロッ
ド側の圧力センサの信号値を演算して求めた有効押付け
圧、ブレードの反転位置を検出する位置センサの信号値
を演算して求めた切削角の各値を操作員の圧雪の状況に
応じて設定した作業モードと速度センサの信号値を演算
して求めた車速、ブレードの昇降位置の変化を演算して
求めたエッジの摩耗量によって自動的に適切に決定され
る目標値とを比較して、速やかに動作する各流体圧アク
チュエータに総合的に適正な修正制御量信号を出力す
る。

【００２６】このため、押付け圧の速度制御により停止
時に段差ができず、負荷による低速時にもスリップしづ
らく、高速時にも安全に作業ができ、切削角のエッジ摩
耗量制御によりエッジは常に圧雪への刺さりが良く、接
地面積による摩擦抵抗も少なくなるため切削力が低下せ
ず安全で精度・効率の良い作業が可能になる。又、操作
員の操作は作業モードを選択した後、必要に応じてグラ
フィック画面を直接監視に近い状態で確認し、作業開始
・終了時、安全機構作動時に画面の指示に従ってボタン
スイッチの操作をすることになる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明は圧雪の状況によ
り選択した作業モードにより圧雪の状況に適した目標値
が車速やエッジの摩耗を考慮して適切に設定され速やか
に自動制御され、その状況が直接監視に近い状態で効果
的に監視でき、精度の高い路面整正作業が効率良く安全
に行えるようになり、操作員が車両の走行操作に専念で
きることになり、その負担も大幅に軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】除雪トラックのグレーダ装置の側面図である。

【図２】自動制御システムの構成図である。

【図３】自動制御システムの流体圧回路図である。

【図４】自動制御フローの一方部分を示すフロー図であ
る。

【図５】自動制御フローの他方部分を示すフロー図であ
る。

【図６】有効押付け圧の説明図である。

【図７】押付け圧の車速制御方法の説明図である。

【図８】ブレードのエッジ摩耗状態の説明図である。

【図９】作業中の昇降ストロークの変化を示す説明図で
ある。

【図１０】エッジ摩耗量に応じた切削角の制御方法の説
明図である。

【図１１】エッジ摩耗量に応じた切削角の制御方法の説
明図である。

【図１２】モニターの表示画面例である。

【図１３】図２における一部の拡大図である。

【符号の説明】

１ シャシ ２ ブレード ３ 昇降用流体圧シリンダ ４ 反転用流体圧シリンダ ５ 圧力センサ ６ ストロークセンサ ７ ストロークセンサ ８ 回転センサ ２９ カラー液晶モニター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 保 北海道札幌市手稲区金山１条３丁目13番16 号 (72)発明者 沢口 重夫 北海道札幌市白石区菊水８条３丁目３番25 号 (72)発明者 渡部 和夫 北海道札幌市白石区南郷通７丁目北５番11 号 (72)発明者 室谷 雅之 北海道札幌市手稲区西宮の沢５条２丁目 325番13号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 除雪トラックのシャシ中央部下面に配設
   したブレードの押付け圧を左右一対の昇降用流体圧シリ
   ンダにより調節し、ブレードの切削角を反転用流体圧シ
   リンダにより調節するグレーダ装置において、操作員が
   圧雪の状況に応じて選択した作業モードに対して、圧力
   センサ、位置センサ、速度センサにより検出した信号か
   ら有効押付け圧、切削角、車速、エッジの摩擦量を演算
   し、車速に応じた適切な押付け圧、エッジの摩擦量に応
   じた適切な切削角で作業されるよう流体圧アクチュエー
   タを制御し、ブレードの位置、角度、押付け圧、安全機
   構の作動復帰などの諸状態をグラフィック表示する自動
   制御システムを備えたことを特徴とするグレーダ装置。