JPH0711665A - ブルドーザのドージング装置 - Google Patents
ブルドーザのドージング装置Info
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- JPH0711665A JPH0711665A JP5152406A JP15240693A JPH0711665A JP H0711665 A JPH0711665 A JP H0711665A JP 5152406 A JP5152406 A JP 5152406A JP 15240693 A JP15240693 A JP 15240693A JP H0711665 A JPH0711665 A JP H0711665A
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- blade
- vehicle body
- inclination angle
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
- E02F3/80—Component parts
- E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
- E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
- E02F3/845—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically using mechanical sensors to determine the blade position, e.g. inclinometers, gyroscopes, pendulums
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
のオペレータのレバー操作を不要として省力化を図る。 【構成】 ブルドーザの自動運転モードにおいて、目標
進行方向に対する車体のヨー方向角φY をヨーレートジ
ャイロ信号ωY の積分により求め(S7)、こうして得
られるヨー方向角から車体を直進させるためのブレード
チルト量QY を求める(S9)。また、ブレードの傾斜
角と車体の左右方向の傾斜角とからブレードの左右の掘
削跡坪を水平にするためのブレードチルト量QB を演算
し(S10)、これら各チルト量QY ,QB を加算する
形で最終的なブレードチルト量を求め(S11)、これ
に基づいてブレードチルトシリンダ13を制御する。
Description
グ装置に関し、より詳しくは作業時にブルドーザを所望
の進路に沿って直進させるように制御する直進制御技術
に関するものである。
ルドーザを運転操作するオペレータのマニュアル操作に
より行われるのが一般的であった。この場合、作業時の
ブルドーザの進路は、オペレータがステアリングレバー
やブレードコントロールレバー(チルトレバー)を操作
することによって調整される。
ーザを所望の進路に沿って運転するための前述のような
オペレータの操作は熟練を要するものであり、また、た
とえ熟練のオペレータであっても多大の疲労を伴うとい
う問題点があった。
めになされたもので、ブルドーザを所望の進路に沿って
運転する際のオペレータのレバー操作を不要とし、それ
によって省力化を図ることのできるブルドーザのドージ
ング装置を提供することを目的とする。
るために、本発明によるブルドーザのドージング装置
は、図1に示されているように、(a)切換え操作によ
って当該ブルドーザの運転モードを自動運転モードに設
定可能な運転モード切換操作手段、(b)ブレードの左
右端を上昇もしくは下降させることによりそのブレード
を車体に対して傾斜させるブレード傾斜動手段、(c)
前記車体の目標進行方向に対するヨー方向角を検知する
ヨー方向角検知手段、(d)前記ブレードの車体に対す
る傾斜角を検知するブレード傾斜角検知手段、(e)前
記車体の左右方向の傾斜角を検知する車体傾斜角検知手
段および、(f)前記運転モード切換操作手段の操作に
より当該ブルドーザの運転モードが自動運転モードに設
定されているとき、前記ヨー方向角検知手段により検知
される車体のヨー方向角からその車体を直進させるため
の第1のブレード傾斜量を演算するとともに、前記ブレ
ード傾斜角検知手段により検知されるブレードの傾斜角
および前記車体傾斜角検知手段により検知される車体の
傾斜角から前記ブレードによる左右の掘削跡坪を水平に
するための第2のブレード傾斜量を演算し、これら第1
および第2の各ブレード傾斜量を加算して得られる最終
ブレード傾斜量に基づいて前記ブレード傾斜動手段を制
御するブレード傾斜制御手段を備えることを特徴とする
ものである。
換操作手段により運転モードが自動運転モードとされた
ときの進行方向に設定するとよい。この場合、自動運転
モードにおいて手動操作により車体の進行方向が変更さ
れるとき、その変更された進行方向を新たな目標進行方
向に設定するのが好ましい。
速度を出力するヨーレートジャイロからのデータを積分
することによりヨー方向角を算出するものとするのが好
適である。
ブレードを昇降動させる左右のブレードリフトシリンダ
のシリンダ長さを検知することによりそのブレードの傾
斜角を検知するものとするのが好適である。
に設定されているときに、車体の目標進行方向に対する
ヨー方向角が例えばヨーレートジャイロからのデータを
積分することにより得られ、このヨー方向角から車体を
直進させるための第1のブレード傾斜量が演算される。
また、同じく自動運転モードにおいて、ブレード傾斜角
検知手段により検知されるブレードの傾斜角と、車体傾
斜角検知手段により検知される車体の傾斜角とからブレ
ードの左右の掘削跡坪を水平にするための第2のブレー
ド傾斜量が演算される。そして、このようにして演算さ
れる第1のブレード傾斜量と第2のブレード傾斜量とを
加算する形で最終ブレード傾斜量が求められ、この最終
ブレード傾斜量に基づいてブレード傾斜制御手段によっ
てブレード傾斜動手段が制御される。こうして、自動運
転モードにおいてブレードに偏負荷がかかってブルドー
ザの進行方向が変わったときにはブレードの傾斜角(チ
ルト角)を変えて元の進行方向に戻るように制御され、
また、車体が左右に傾斜することによってブレードが地
面に対して傾斜したときにはやはりブレードの傾斜角
(チルト角)を変えてそのブレードが地面に対して水平
になるように制御される。
装置の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明す
る。
ザの斜視図が示されている。図示のように、本実施例の
ブルドーザ1において、車体2上には、図示されないエ
ンジンを収納しているボンネット3、およびブルドーザ
1を運転操作するオペレータのオペレータ席4が配設さ
れている。また、車体2の前進方向の両側部には、車体
2を前進,後進および旋回させる履帯5が設けられてい
る。これら両履帯5は、エンジンから伝達される駆動力
によって対応するスプロケットにより各履帯5毎に独立
して駆動される。
ド7が左右のストレートフレーム8,9の先端に支持さ
れて配設され、これらストレートフレーム8,9の基端
部はそれぞれトラニオン10によって枢支されている。
さらに、ブレード7と車体2との間には、このブレード
7を上昇・下降させる左右一対のブレードリフトシリン
ダ11が、またブレード7とストレートフレーム8,9
との間には、このブレード7を左右に傾斜させるブレー
ス12およびブレードチルトシリンダ13がそれぞれ設
けられている。
の左側にはステアリングレバー15,変速レバー16お
よび燃料コントロールレバー17が設けられ、一方、右
側にはブレード7を上昇,下降,左傾斜および右傾斜さ
せるブレードコントロールレバー18,ブレード7に加
わる掘削運土の負荷量の設定用およびその設定負荷量に
対する増減修正用の第1および第2のダイヤルスイッチ
19A,19B,ドージング作業の自動運転オン・オフ
を切換える自動運転モード押圧切換スイッチ(オートス
イッチ)20,トルクコンバータのロックアップオン・
オフを切換えるロックアップ切換スイッチ21およびド
ージング作業の現在のモード等を表示する表示装置22
が設けられている。なお、オペレータ席4の前方には図
示されていないがデクセルペダルが設けられている。
のドージング装置の概略構成が示されている図3におい
て、第1および第2のダイヤルスイッチ19A,19B
からのブレード7に加わる掘削運土の設定される負荷量
およびその設定負荷量に対する増減修正の各ダイヤル値
データ、自動運転モード押圧切換スイッチ20からのド
ージング作業の自動運転オン・オフの切換による自動・
手動運転モード選択指示、ロックアップ切換スイッチ2
1からのトルクコンバータのロックアップオン・オフの
切換えによるロックアップ(L/U)・トルコン(T/
C)選択指示、エンジン回転センサ23からのエンジン
の回転数データおよびトルクコンバータ出力軸回転セン
サ24からのトルクコンバータの出力軸の回転数データ
は、バス25を介してマイコン26に供給される。さら
に、このマイコン26には、ブレード7を上昇・下降さ
せる左右一対のブレードリフトシリンダ11の左右の各
ストローク量を検出するブレードリフトシリンダストロ
ークセンサ27からの各ストローク位置データ、車体2
の時々刻々の左右方向の傾斜角度を検出する傾斜角セン
サ(ロール角センサ)28からの傾斜角データ、変速レ
バー16の操作により速度段が切換えられてトランスミ
ッションが前後進3段階のいずれの速度段状態にあるか
を検出するトランスミッション速度段センサ29からの
速度段状態、ブレードコントロールレバー18の操作に
よりブレード7が手動運転操作状態にあるか否かを検出
するブレード操作センサ30からの手動運転操作状況お
よび、車体2の目標進行方向に対するヨー方向角を検知
するヨー角センサ(ヨーレートジャイロ)31からのヨ
ー角データがバス25を介して供給される。
する中央処理装置(CPU)26Aと、このプログラム
および各種マップ等を記憶する読出し専用メモリ(RO
M)26Bと、このプログラムを実行するに必要なワー
キングメモリおよび各種レジスタとしての書込み可能メ
モリ(RAM)26Cと、このプログラム中の時間を計
測するタイマ26Dとより構成されている。そして、マ
イコン26は、前述の各種スイッチおよびセンサからの
信号に基づいて前記プログラムを実行し、それによりブ
レード7を左右に傾斜させるチルト操作量がブレードチ
ルトシリンダコントローラ32に供給され、チルト弁ア
クチュエータ33およびチルトシリンダ操作弁34を介
してブレードチルトシリンダ13が駆動制御されるとと
もに、ブレード7を上昇もしくは下降させるリフト操作
量がブレードリフトシリンダコントローラ(図示せず)
に供給され、左右一対のブレードリフトシリンダ11
(図3には図示せず)がそのリフト操作量に基づき駆動
制御されることによって、ブレード7が上昇または下降
される。なお、ブルドーザ1が現在自動運転モードにあ
るか手動運転モードにあるか等は表示装置22に表示さ
れる。
ンサ27は左右のブレードリフトシリンダ11に対応し
て各1個ずつ設けられているので、これら左右の各ブレ
ードリフトシリンダストロークセンサ27により検出さ
れるブレードリフトシリンダ11のストローク量の差を
算出することで、ブレード7の傾斜量(チルト量)の検
出が行われる。
切換スイッチ20が押圧されてブルドーザ1が自動運転
モードに設定されると、そのときの車体2の進行方向が
目標進行方向に設定され、この目標進行方向に対する車
体2のヨー方向角がヨー角速度を出力するヨーレートジ
ャイロ31からのデータを積分することにより算出さ
れ、こうして得られるヨー方向角から車体を直進させる
ためのブレード7の傾斜量(チルト量)が演算される。
また、左右のブレードリフトシリンダ11に対応して設
けられているブレードリフトシリンダストロークセンサ
27により検知されるブレード7の傾斜角と、ロール角
センサ28により検知される車体2の左右方向の傾斜角
とからブレード7の左右の掘削跡坪を水平にするための
ブレード7の傾斜量(チルト量)が演算される。そし
て、このようにして演算される各傾斜量を加算する形で
最終的なブレード7の傾斜量が求められ、この最終傾斜
量に基づいてブレードチルトシリンダコントローラ3
2,チルト弁アクチュエータ33およびチルトシリンダ
操作弁34を介してブレードチルトシリンダ13が制御
される。
て、マニュアル介入によってステアリングレバー15も
しくはブレードコントロールレバー(チルトレバ−)1
8が操作されて車体2の進行方向が変更された場合に
は、この変更された進行方向が新たな目標進行方向に設
定され、この目標進行方向に対して前述のブレードチル
トシリンダ13の制御が行われる。
る。この図4において、掘削開始時には、(a)のよう
にブレード7の傾斜角(チルト角)が車体に対して水平
になるようにされる。この状態で、(b)のようにブレ
ード7に偏負荷がかかってブルドーザ1の進行方向が変
わったときにはブレード7の傾斜角(チルト角)を二点
鎖線で示すように変えて元の進行方向に戻るように制御
される。また、(c)のように車体2が左右に傾斜する
ことによってブレード7が地面35に対して傾斜したと
きにはやはりブレード7の傾斜角(チルト角)を二点鎖
線で示すように変えてそのブレード7が地面35に対し
て水平になるように制御される。そして、(d)のよう
に車体2が水平に戻ったらブレード7も地面35に対し
て水平になるように維持される。
ート図に基づき説明する。 S1:スタートすると、電源の投入により所定プログラ
ムの実行を開始し、マイコン26のRAM26Cに設定
されている各種レジスタ等の内容をクリアするととも
に、タイマ26Dに設定されている各種タイマをリセッ
トする等の初期化を行う。 S2:各種スイッチおよびセンサからの全データ、すな
わち、第1および第2のダイヤルスイッチ19A,19
B、オートスイッチ20、ロックアップ切換スイッチ2
1、エンジン回転センサ23、トルクコンバータ出力軸
回転センサ24、ブレードリフトシリンダストロークセ
ンサ27、傾斜角センサ28、トランスミッション速度
段センサ29およびブレード操作センサ30からの各デ
ータを読み込む。 S3:読み込まれたデータのうち左右のブレードリフト
シリンダストロークセンサ27より得られる左右シリン
ダストロークθL ,θR のデータからブレード7のチル
ト角θT を算出する。ここで、左右の各シリンダストロ
ークθL ,θR は、左右の各ブレードリフトシリンダス
トロークセンサ27の出力電圧に対してそれぞれ図6
(a)(b)に示されるような特性となる。また、こう
して得られる各シリンダストロークθL ,θR の差θR
−θL に対してチルト角θT は図6(c)に示されるよ
うな特性となる。 S4:傾斜角センサ(傾斜計)28からの信号より車体
2の左右の傾斜角θB を算出する。なお、この傾斜角θ
B は、傾斜角センサ28の出力電圧に対して図7に示さ
れるような特性となる。 S5:オートスイッチ20が押されたかどうかを判定
し、押されていない(NO)、すなわちマニュアルモー
ドにあるというときにはステップS6へ進み、オートス
イッチ20が押されてオートモードにあるというときに
は本実施例のチルト制御を行うためにステップS7へ進
む。 S6:マニュアルモードにあるので、ヨー方向角φY を
零に設定してステップS2へ戻る。 S7:ヨーレートジャイロ31からの信号(ヨーレート
ジャイロ信号)ωY を積分することにより車体2の進行
方向すなわちヨー方向角φY を求める。ここで、ヨーレ
ートジャイロ信号ωY は、ヨーレートジャイロ31の出
力電圧に対して図8に示されるような特性となる。 S8:ステップS7で求めたヨー方向角φY の出力値の
変動分(ドリフト)を除去するため、このφY をハイパ
スフィルタ処理してφ’Y を得る。 S9:このハイパスフィルタ処理されたヨー方向角φ’
Y に基づいて、図9に示されている制御特性マップから
車体を直進させる(直進制御)ためのブレードチルト量
QY を算出する。 S10:前述のステップS3,S4で求めたブレードチ
ルト角θT および車体傾斜角θB に基づいて、図10に
示されている制御特性マップから左右の掘削跡坪を水平
にする(水平制御)ためのブレードチルト量QB を算出
する。 S11:ステップS9,S10で求めた各ブレードチル
ト量QY ,QB を加算する形で最終ブレードチルト量Q
Y +QB を求め、これを最終指令としてブレードチルト
シリンダコントローラ32に出力する。 S12:マニュアル介入によってステアリングレバー1
5もしくはブレードコントロールレバー(チルトレバ
−)18が操作されて車体2の進行方向が変更されたか
否かを判定し、進行方向が変更された(YES)という
ときには、既に求められているヨー方向角φY をリセッ
トして、この変更された進行方向を新たな目標進行方向
に設定するためステップS6へ進み、進行方向が変更さ
れていない(NO)というときには、ステップS2へ戻
って前述の制御を繰り返す。
ば、車体の目標進行方向に対するヨー方向角から車体を
直進させるためのブレードチルト量を演算するととも
に、ブレードの傾斜角と車体の左右方向傾斜角とからブ
レードの左右の掘削跡坪を水平にするためのブレードチ
ルト量を演算するように構成しているので、ブルドーザ
を所望の進路に沿って運転する際のオペレータのレバー
操作を不要とすることができる。したがって、オペレー
タの疲労の軽減が図れ、ドージング作業の省力化,無人
化に寄与するところの大きいブルドーザのドージング装
置を得ることができる。
グ装置の概略構成を示すブロック図
ート図
ークの特性およびその左右シリンダストロークに対する
ブレードチルト角の特性マップを示すグラフ図
性を示すグラフ図
信号の特性を示すグラフ図
ブレードチルト量の特性マップを示すグラフ図
および車体左右傾斜角に対するブレードチルト量の特性
マップを示すグラフ図
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)切換え操作によって当該ブルドー
ザの運転モードを自動運転モードに設定可能な運転モー
ド切換操作手段、(b)ブレードの左右端を上昇もしく
は下降させることによりそのブレードを車体に対して傾
斜させるブレード傾斜動手段、(c)前記車体の目標進
行方向に対するヨー方向角を検知するヨー方向角検知手
段、(d)前記ブレードの車体に対する傾斜角を検知す
るブレード傾斜角検知手段、(e)前記車体の左右方向
の傾斜角を検知する車体傾斜角検知手段および、(f)
前記運転モード切換操作手段の操作により当該ブルドー
ザの運転モードが自動運転モードに設定されていると
き、前記ヨー方向角検知手段により検知される車体のヨ
ー方向角からその車体を直進させるための第1のブレー
ド傾斜量を演算するとともに、前記ブレード傾斜角検知
手段により検知されるブレードの傾斜角および前記車体
傾斜角検知手段により検知される車体の傾斜角から前記
ブレードによる左右の掘削跡坪を水平にするための第2
のブレード傾斜量を演算し、これら第1および第2の各
ブレード傾斜量を加算して得られる最終ブレード傾斜量
に基づいて前記ブレード傾斜動手段を制御するブレード
傾斜制御手段を備えることを特徴とするブルドーザのド
−ジング装置。 - 【請求項2】 前記車体の目標進行方向は、前記運転モ
ード切換操作手段により運転モードが自動運転モードと
されたときの進行方向に設定される請求項1に記載のブ
ルドーザのド−ジング装置。 - 【請求項3】 自動運転モードにおいて手動操作により
前記車体の進行方向が変更されるとき、その変更された
進行方向が新たな目標進行方向に設定される請求項2に
記載のブルドーザのド−ジング装置。 - 【請求項4】 前記ヨー方向角検知手段は、ヨー角速度
を出力するヨーレートジャイロからのデータを積分する
ことによりヨー方向角を算出するものとされる請求項1
乃至3のうちのいずれかに記載のブルドーザのド−ジン
グ装置。 - 【請求項5】 前記ブレード傾斜角検知手段は、前記ブ
レードを昇降動させる左右のブレードリフトシリンダの
シリンダ長さを検知することによりそのブレードの傾斜
角を検知するものとされる請求項1乃至4のうちのいず
れかに記載のブルドーザのド−ジング装置。
Priority Applications (2)
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JP5152406A JP2650240B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | ブルドーザのドージング装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5152406A JP2650240B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | ブルドーザのドージング装置 |
Publications (2)
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JPH0711665A true JPH0711665A (ja) | 1995-01-13 |
JP2650240B2 JP2650240B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=15539817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP5152406A Expired - Fee Related JP2650240B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | ブルドーザのドージング装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
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US (1) | US5487428A (ja) |
JP (1) | JP2650240B2 (ja) |
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