JPH0583806U

JPH0583806U - 作業用車両

Info

Publication number: JPH0583806U
Application number: JP1983292U
Authority: JP
Inventors: 幸雄北村; 研吾吉村
Original assignee: 東洋運搬機株式会社
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【構成】車体２の後端部にスクリード部６を有するア
スファルトフィニッシャ１において、誘導ケーブル７に
対して車体２の横変位を検出するピックアップコイル９
を設け、検出された横変位に基づいて前輪３の操舵角を
修正する操舵制御装置13を設けた。ピックアップコイル
９が横変位を検出し、操舵制御装置13が横変位量を無く
す方向に前輪３の操舵角を自動修正することにより、フ
ィニッシャ１を誘導ケーブル７に沿って誘導走行させ
る。【効果】ピックアップコイル９は後輪４の前方かつ近
傍に設けられるので、ピックアップコイル９からスクリ
ード部６までの距離（Ｌ₃)が短くなり、曲線走行部でフ
ィニッシャ１に内輪差が生じても、スクリード部６の軌
跡が誘導ケーブル７から大きくずれることは無い。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、アスファルト舗装工事などに使用される自動操舵方式のアスファルトフィニッシャなどの、作業用車両に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の作業用車両としては図10に示すものがある。すなわち、60はアスファルト舗装工事に使用されるアスファルトフィニッシャ（作業用車両の一例）であり、その車体61には左右一対の前輪62と後輪63とが設けられている。後輪 63の後方で車体61の後端部にはアスファルト合材の厚さを規制するスクリード部 64（作業装置の一例）が設けられ、このスクリード部64はメインスクリード部64 ａおよび左右一対の伸縮スクリード部64ｂから構成される。このスクリード部64 の幅（Ｗ）は伸縮自在となっている。そして、２名のオペレータのうち一方のオペレータがアスファルトフィニッシャ60の走行速度の調節や操舵を行い、他方のオペレータがスクリード部64を操作してアスファルト合材の敷均し幅や厚さなどの調整を行っていた。

【０００３】しかし、熟練オペレータの減少、慢性的なオペレータ不足は深刻な問題となっており、操作を容易にした省熟練機械あるいは１名のオペレータでコントロール可能な省力機械の開発が望まれていた。

【０００４】そこで、電磁誘導方式の無人搬送車の技術を利用して、操舵の自動化を図った。すなわち、車体61の前部の一側方に、アーム65を介して、ピックアップコイル 66を車体61側に設けた。地面67には、アスファルトフィニッシャ60の進行方向に沿って基準線68（誘導ケーブル）を敷設し、上記ピックアップコイル66を基準線 68に上方から対向させている。69は前輪62の操舵角を自動的に修正する操舵制御装置である。

【０００５】これによると、オペレータは、アスファルトフィニッシャ60を走行させるとともに、スクリード部64を操作して、アスファルト合材を所定の幅および厚さに敷きならしている。この際、アスファルトフィニッシャ60は操舵制御装置69により自動的に誘導されて走行する。すなわち、アスファルトフィニッシャ60が基準線 68から横方向に逸れると、ピックアップコイル66が基準線68に対して横方向に変位するため、このピックアップコイル66は横方向の変位量に応じた検出信号を発信する。この検出信号に基づいて操舵制御装置69は、横方向の変位量が無くなる方向に、前輪62の操舵角を自動修正する。これにより、アスファルトフィニッシャ60は基準線68に沿って誘導走行する。したがって、オペレータは主にスクリード部64を操作するだけで、操舵を行う必要は無いため、１名のオペレータでコントロールでき、作業の省力化が図れる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記した従来形式によると、一般的な無人搬送車については高速で誘導走行させるため、ピックアップコイルを車体の前部に位置させなければならなかった。このことをアスファルトフィニッシャ60にそのまま応用して、ピックアップコイル66を車体61の前部に位置させた場合、ピックアップコイル66からスクリード部64までの距離（Ｌ₄ ）が長くなるので、アスファルトフィニッシャ60の誘導走行とともに、スクリード部64の軌跡が、アスファルトフィニッシャ60の内輪差のため、特に曲線走行部で基準線68から大きくずれてしまうといった問題が生じた。したがって、このずれを修正するために、オペレータが頻繁にスクリード部64を操作して、その幅（Ｗ）を伸縮させなければならず、オペレータの負担が大きくなり、また、作業精度が悪化した。

【０００７】本考案は上記の問題を解決するもので、作業装置の軌跡が基準線から大きくずれることのない自動操舵方式の作業用車両を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本考案の作業用車両は、車体に前後輪を有し、車体後部に作業装置を有する作業用車両において、車体の進行方向に沿って設けられた基準線に対して車体の横変位を検出する変位検出手段を、上記後輪の前方かつ近傍に設け、一定速度未満での走行時、検出された横変位に基づいて前輪の操舵角を修正する操舵制御装置を設けたものである。

【０００９】

【作用】

上記本考案の構成によると、作業用車両が一定速度未満で走行している場合、作業用車両の走行にともなって、変位検出手段が基準線に対する車体の横変位を検出する。そして、操舵制御装置は、検出された横変位に基づいて、横変位量を無くす方向に、前輪の操舵角を自動修正する。これにより、作業用車両を基準線に沿って誘導走行させることができる。

【００１０】この際、変位検出手段は上記後輪の前方かつ近傍に設けられているので、変位検出手段から作業装置までの距離が短くなるため、曲線走行部で作業用車両に内輪差が生じても、作業装置の軌跡が基準線から大きくずれることは無い。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１〜図９に基づいて説明する。図１，図２に示すように、１は作業用車両の一例であるアスファルトフィニッシャであり、その車体２には左右一対の前輪３と後輪４とが設けられている。車体２の内部には、後輪４を駆動させる走行駆動装置５が設けられている。後輪４の後方で車体２の後端部には、作業装置の一例であるスクリード部６が設けられている。このスクリード部６は、メインスクリード部６ａ、および左右一対の伸縮スクリード部６ｂとから構成されている。これにより、スクリード部６の幅（Ｗ）は伸縮自在となっている。

【００１２】７は、基準線の一例である誘導ケーブルを示し、この誘導ケーブル７はアスファルトフィニッシャ１の所定の進行方向に沿って地面８に敷設されている。９は、変位検出手段の一例である左右一対のピックアップコイルであり、これらピックアップコイル９は、車体２に設けたアーム10の先端に取り付けられ、後輪４の前方かつ近傍で、車体２の一側方に位置しており、上方から誘導ケーブル７に対向自在である。上記アーム10は車体２の横方向に伸縮自在であり、かつ上下方向に昇降自在に設けられている。

【００１３】図３の回路図に示すように、上記ピックアップコイル９は操舵制御装置13に接続されている。14は前輪３を操舵するハンドルであり、二点鎖線（Ａ）で囲まれた回路はハンドル14に連動するオービットロール油圧回路15を示す。このオービットロール油圧回路15は、ハンドル14の回動に連動する切換弁16と、油圧ポンプ 17とで構成されている。オービットロール油圧回路15の下流側は、右操舵用配管 18と左操舵用配管19とを介して、前輪３を操舵するステアシリンダ20に接続されている。図４に示すように、ステアシリンダ20のピストンロッド21の先端は回動自在なリンクアーム22の一端に連結しており、リンクアーム22と前輪３とは、リンクアーム22の回動を各前輪３に伝える揺動自在な従動アーム23を介して接続されている。

【００１４】 26は操舵制御装置13により切り換えられる電磁比例弁である。この電磁比例弁 26の下流側は、右配管27を介して右操舵用配管18に接続されているとともに、左配管28を介して左操舵用配管19に接続されている。これら右，左配管27，28には、ダブルパイロットチェック弁29が設けられている。30はステアポンプであり、その吐出側には電磁弁31が設けられている。この電磁弁31は、操作盤32に設けられた自動・手動切換スイッチ（図示せず）により切換えられ、電磁弁31の下流側はオービットロール油圧回路15の上流側および電磁比例弁26の上流側に接続されている。33は油タンクである。

【００１５】図１〜図５に示すように、プッシュプルケーブル38を介して上記従動アーム23 の動作に連動するポテンショメータ36が運転台37に設けられたブラケット35に取付られ、このポテンショメータ36は前輪３の操舵角を操舵制御装置13にフィードバックしている。上記ポテンショメータ36を運転台37に設置した理由は、ステアシリンダ20の周囲の環境が悪いため（高温、アスファルト合材による汚れなど）、ポテンショメータ36を直接ステアシリンダ20に取り付けることができなかったからである。

【００１６】上記操舵制御装置13は、上記操作盤32の自動・手動切換スイッチ（図示せず）が自動に切換えられた場合、ピックアップコイル９により検出された横変位に基づいて前輪３の操舵角を制御する。すなわち、図６に示すように、操舵制御装置 13には、各ピックアップコイル９ａ，９ｂの差電圧から横変位量を検出する検出部39と、横変位量を０にするための操舵角動作量を算定するＰＩＤ制御部40と、上記操舵角動作量とフィードバックされた操舵角との偏差を求める減算器41と、減算器41で求められた偏差がプラスの場合に上記電磁比例弁26の右ソレノイド部 42を作動させるコンパレータ43と、減算器41で求められた偏差がマイナスの場合に上記電磁比例弁26の左ソレノイド部44を作動させるコンパレータ45とが内蔵されている。

【００１７】以下に、アスファルトフィニッシャ１の走行速度とピックアップコイル９の取付位置との関係を求める。すなわち、図７に示すように、δは操舵角を示し、θ はヨー角を示し、Ｖは走行速度を示し、Ｌ₁ はホイールベースを示す。Ｌ₂ は後輪４とピックアップコイル９との距離を示す。Ｙは誘導ケーブル７と後輪４との距離を示す。Ｙ_L は誘導ケーブル７とピックアップコイル９との距離を示す。そして、アスファルトフィニッシャ１が平坦路面を低速走行し、操舵角およびヨー角が小さい場合を考えると、下記の関係式が得られる。

【００１８】 δ＝（Ｌ₁ ／Ｖ）・（ｄθ／ｄｔ） θ＝（１／Ｖ）・（ｄＹ／ｄｔ）Ｙ_L ＝Ｙ＋Ｌ₂ ・θ ピックアップコイル９により検出される信号電圧ｅは下記のようになる。

【００１９】ｅ＝Ｋ_L ・Ｙ_L ここでＫ_L はフィードバックゲインである。また、操舵角の伝達関数Ｇ（ｓ）をＧ（ｓ）＝δ（ｓ）／［ｅ（ｓ）］＝Ｋ_e ／［ｓ・（１＋Ｔ_e ・ｓ）］とする。ここでＫ_e はサーボ系のゲイン、Ｔ_e は時定数である。

【００２０】また、ピックアップコイル９は車体２に取り付けられているので、操舵角の定位性を保つため、操舵角のフィードバックを取らなければならない。この操舵角のフィードバックゲインをＫ_P とする。そして、上記信号電圧ｅを増幅して、ステアシリンダ20を駆動し、Ｙ_L の修正を行う閉ループ系を考えると、全体のブロック線図は図８で示される。さらに、サーボ系の伝達関数を１次遅れに近似すると、全体のブロック線図は図９で示され、この閉ループの伝達関数Ｇ₁(ｓ) は下記の関係式で示される。

【００２１】

【数１】ここで、Ｋ₁ は１次遅れに近似した際のサーボ系のゲイン、Ｔ₁ は１次遅れに近似した際の時定数である。

【００２２】そして、この系が安定となる条件をＨｕｒｗｉｔｚの安定判別式から求めると下記の２つの結果が得られる。（１）Ｌ₂ ＞０（２）Ｖ＜（Ｌ₂ ／Ｔ₁ ）これにより、ピックアップコイル９を後輪４から前方に取り付ける必要があるとともに、Ｔ₁ を一定とした場合、走行速度が一定速度（Ｖ_C ＝Ｌ₂ ／Ｔ₁ ）以上になると、自動誘導ができないことが解る。

【００２３】以下、上記構成における作用を説明する。図３に示すように、アスファルトフィニッシャ１を手動運転する場合は、オペレータが操作盤32に設けられた自動・手動切換スイッチ（図示せず）を手動に切り換える。これにより、操舵制御装置13が電磁弁31を一方（イ）に切り換え、ステアポンプ30から吐出される圧油はオービットロール油圧回路15に供給される。そして、曲線走行部などにおいて、オペレータがハンドル14を回転させると、このハンドル14の回転に連動して切換弁16が切り換わる。すなわち、ハンドル14を右回転させると、切換弁16が一方（ハ）に切り換わって、上記圧油は、この切換弁16を通過し油圧ポンプ17を経て右操舵用配管18を上流から下流に向かい、ステアシリンダ20の第１作動室50内に供給される。これにより、図４の仮想線で示すように、ピストンロッド21が伸展するため、前輪３が右向きに操舵され、アスファルトフィニッシャ１は右旋回する。この際、第２作動室51内の圧油は、左操舵用配管19を下流から上流へ逆流し、油タンク33内に回収される。

【００２４】同様に、オペレータがハンドル14を左回転させると、切換弁16が他方（ニ）に切り換わって、上記圧油は、この切換弁16を通過し油圧ポンプ17を経て左操舵用配管19を上流から下流に向かい、ステアシリンダ20の第２作動室51内に供給される。これにより、ピストンロッド21が退縮するため、前輪３が左向きに操舵され、アスファルトフィニッシャ１は左旋回する。この際、第１作動室50内の圧油は、右操舵用配管18を下流から上流へ逆流し、油タンク33内に回収される。

【００２５】また、アスファルトフィニッシャ１を誘導走行させる場合は、オペレータが操作盤32に設けられた自動・手動切換スイッチ（図示せず）を自動に切り換える。これにより、図３および図６に示すように、アスファルトフィニッシャ１は誘導走行を開始するとともに、操舵制御装置13が電磁弁31を他方（ロ）に切り換え、ステアポンプ30から吐出される圧油が電磁比例弁26の上流側に供給される。

【００２６】そして、オペレータはシフトレバーを低速側に切り換えて、アスファルトフィニッシャ１を上記一定速度（Ｖ_C ＝Ｌ₂ ／Ｔ₁ ）未満の低速で走行させる。走行中、曲線走行部などにおいて、アスファルトフィニッシャ１が誘導ケーブル７に対して横方向に逸れた場合、検出部39が各ピックアップコイル９ａ，９ｂの差電圧から横変位量を検出し、ＰＩＤ制御部40が横変位量を０にするための操舵角動作量を算定し、減算器41がこの操舵角動作量とフィードバックされた操舵角との偏差を求め、コンパレータ43，45がこの偏差と０とを比較する。

【００２７】そして、偏差が０より大の場合は、アスファルトフィニッシャ１が右方向に変位していると判断されて、コンパレータ43から電磁比例弁26の左ソレノイド部44 に作動信号が送られる。これにより、電磁比例弁26が一方（ホ）に切り換わり、ステアポンプ30からの圧油は、電磁比例弁26を通過し左配管28を経て、左操舵用配管19に合流しステアシリンダ20の第２作動室51内に供給される。したがって、ピストンロッド21が退縮して、前輪３が左向きに操舵され、アスファルトフィニッシャ１は左旋回し、右方向の変位量は０になる。この際、上記ピストンロッド 21の退縮とともにリンクアーム22が回動して従動アーム23が揺動し、この従動アーム23の揺動量はポテンショメータ36により検出される。すなわち、従動アーム 23の揺動量は前輪３の操舵角に対応するため、検出された従動アーム23の揺動量は前輪３の操舵角に算定されて操舵制御装置13の減算器41にフィードバックされる。

【００２８】また、上記減算器41により、フィードバックされた操舵角と操舵角動作量との偏差を求めた際、この偏差が０より小の場合は、アスファルトフィニッシャ１が左方向に変位していると判断されて、コンパレータ45から電磁比例弁26の右ソレノイド部42に作動信号が送られる。これにより、電磁比例弁26が他方（ヘ）に切り換わり、ステアポンプ30からの圧油は、電磁比例弁26を通過し右配管27を経て、右操舵用配管18に合流しステアシリンダ20の第１作動室50内に供給される。したがって、ピストンロッド21が伸展して、前輪３が右向きに操舵され、アスファルトフィニッシャ１は右旋回し、左方向の変位量は０になる。

【００２９】これにより、アスファルトフィニッシャ１は基準線である誘導ケーブル７に沿って誘導されて自動走行する。この際、上述したように、走行速度を一定速度（Ｖ_C ＝Ｌ₂ ／Ｔ₁ ）未満にしなければならないが、一定速度（Ｖ_C ）を低速に設定することにより、図１に示すように後輪４とピックアップコイル９との距離（Ｌ₂ ）を短くした誘導走行が可能となる。（従来のものは、一定速度（Ｖ_C ）を高速に設定していたため、距離（Ｌ₂ ）を長くしないと誘導走行ができなかった。）これにより、ピックアップコイル９からスクリード部６までの距離（Ｌ₃ ）は従来の距離（Ｌ₄ 、図10参照）より短くなるため、誘導走行中に、曲線走行部でアスファルトフィニッシャ１に内輪差が生じても、スクリード部６の軌跡が誘導ケーブル７から大きくずれることは無い。したがって、ずれを修正するためにオペレータが頻繁にスクリード部６を操作してその幅（Ｗ）を伸縮させる必要は無くなる。

【００３０】上記実施例では、図３に示すように、ダブルパイロットチェック弁29を設けることにより、手動運転時、電磁比例弁26に背圧がかかるのを防止している。

【００３１】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、車両を一定速度未満で走行させながら、変位検出手段により基準線に対する車体の横変位を検出させ、検出された横変位に基づいて操舵制御装置により前輪の操舵角を修正させることによって、作業用車両を基準線に沿って誘導走行させることができる。

【００３２】この際、変位検出手段を後輪の前方かつ近傍に設けることができるため、変位検出手段から作業装置までの距離が短くなり、曲線走行部で作業用車両に内輪差が生じても、作業装置の軌跡が基準線から大きくずれることは無い。したがって、従来のように、作業装置と基準線とのずれを修正するためにオペレータが作業装置を頻繁に操作するといった必要は無く、これにより、オペレータの負担を小さくでき、作業精度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例におけるアスファルトフィニ
ッシャの平面図である。

【図２】同アスファルトフィニッシャの側面図である。

【図３】同アスファルトフィニッシャの操舵系の回路図
である。

【図４】同アスファルトフィニッシャの前輪部の平面図
である。

【図５】同アスファルトフィニッシャに設けられたポテ
ンショメータの取付けを示す側面図である。

【図６】同アスファルトフィニッシャの操舵制御装置の
制御ブロック図である。

【図７】同アスファルトフィニッシャが自動誘導可能に
なるための条件を求めるのに要する、各距離および角度
を示す概略平面図である。

【図８】同アスファルトフィニッシャの操舵系のブロッ
ク線図である。

【図９】図８のサーボ系を１次遅れに近似したブロック
線図である。

【図10】従来におけるアスファルトフィニッシャの平面
図である。

【符号の説明】

１アスファルトフィニッシャ（作業用車両）２車体３前輪４後輪６スクリード部（作業装置）７誘導ケーブル（基準線）９ピックアップコイル（変位検出手段） 13 操舵制御装置

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】車体に前後輪を有し、車体後部に作業装
置を有する作業用車両において、車体の進行方向に沿っ
て設けられた基準線に対して車体の横変位を検出する変
位検出手段を、上記後輪の前方かつ近傍に設け、一定速
度未満での走行時、検出された横変位に基づいて前輪の
操舵角を修正する操舵制御装置を設けたことを特徴とす
る作業用車両。