JPS5891230A - 地形測量機能を備えたブレ−ド制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地形測量ａｍを備えたブレード制御装置に関
する。

プルトーず、モータグレーダなどの建設機械な用いて整
地作業を行なう場合には、整地前および整地後に地形測
量が実施されるが、従来はこの地形測量なレーザ箱尺や
トランフット等の測量器を用いて行っていたため、多大
の時間と手間を要し【いた。

本発明は、かかる状況に鑑み、上記整地用建設機械を走
行させながら地形測量を行なうことができる地形測量機
能を備えたブレード制御装置を提供することを目的とす
る。

そのため本発明では、地形測量時に受光器制御系の指令
値として受光器の受光位置偏差を用い。

レーザビー五に追従する上記受光器の高さ変化を検出し
て地形の測量を行なうようにしている。

以下１図示する実施例を参照しながら本発明の詳細な説
明する。

第ｉｍｌはブルドーザの一例を示１゜す７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
されるこのブルドーザのブレード３には、頂部に受光器
４を設置したロッドＳと諌口ク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！４は上下に配
列したフォトセンナ８１〜８ｍから構成されている。ま
た上記り７トシリンダｌおよびチルトシリンダ２は。

上記ブレードの左右端部に各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ック図である。同図
において、マニアル調節器７はレジツメ−タフｂの出力
Ｃネ後記のり７トシリンダ制御系ＢＫ設けである切替ス
イッチＳ、の端子１１に、　またポテンシ璽メータ７−
の出力は後記のチルトシリンダ制御系ＣＫ設けである切
替スイッチＳ４の端子すに各々与えられる。

幸　　。

ウインドコンハレータ８および書は、各々上記ボテンシ
田メータ７ｂおよび７ｃの士出力電圧が所定のしきい値
よりも大きくなったさいに信号な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ｌＯの出
力信号ｄ、およびｄ４を各々＠１１にして、後記する受
光器制御系ムの切替スイッチ８１および上記チルトシリ
ンダ制御基Ｃの切換スイッチ８４を端子ｂＩＩＫ投入さ
せる。

モード切替スイッチ１１は２手動、自動および一測量の
各モードを選択指定するものであり、その切替操作によ
って上記コントロールモード切換部１゜の出力信号ｄ、
〜ｄ４の論理レベルを次のように設定する。

ｄ１ｄ鵞　　ｄ雲　　ｄ４ 手動モード　　　　　　　　　１１ 自動モード　　　ｏｏｏ。

欄量モード　　　１０１０ を端子ａｌｌＩＫ、また論理レベル′１１のとき上記各
スイッチを端子す何に各々投入させる。

受光器制御系ムは、上記切換スイッチＳ１．ε。

が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Ｆレベル設定器１２の設定値と。

第１図に示したロッド５のストロータな検出するストｐ
−り検出器１３の出力信号との偏差をエラー号との偏差
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ッド昇降機構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ッド５のストロ
ーク検出器１３で検出したス）Ｅｌ−り長つまり上記受
光器４の高さ変化を測定する表示部４２を上記検出器１
３に接続して、上記ストローク長をモニタするようにし
である。

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ッチ回路２０に
入力されるとともに、上記各センナの出力を受けるオア
回路２１およびワンシ曹ブトマルチ２２を介して上記ラ
ッチ回路２０にラッチク目ツクが入力されるので、上記
受光センナの出力信号が鋏ラッチ回路２０にラッチされ
る。

上記各セン−ｆ８１〜Ｓ４の出力には、所定の重み付け
、すなわちレーザビーム１９０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
に基づいて上記ラッチ回路２０の出力信号をアナログ電
圧に変換する、したがって上記い変換器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に対し上方にズしているか下方にズしてい
るかによってズレ信号の極性が反転する。

なお上記投光器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６００１
転する場合、上記受光器４は０．１秒毎にレーザビーム
を検出するととになる、上配り７トシリンダ制御系Ｂは
、上記切換スイッチＳ、が端子ａ　ｉｌｌ　Ｋ投入され
ている場合にお（・て。

上記し４変換器２３の出力値と、リフトシリンダｌのス
トローク値を検出するポテンシｌメータ２の検出値とを
加算し、その加算結果と上記ボテフシ１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で微分された上記ボテンシヲ
メータ２４の出力値をエラーアンプ２８に入力し、咳ア
ンプ２８の出力値でバルブ位置決めサーボ系２９および
メインパルプ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ムの切替スイッチ８．の端子ｂＫ
接続されている。また上記サンプルホールド回路２ｓは
、上記ワンシ璽ットマルチ２２の出力信号でホールド作
動する′。

上記チルトダ★神シリンダ制御系Ｃは、切替メイン′ｆ
ｓ４．ｓ、が共に端子ａｌｌに投入されている場合にお
いて、前記チルトシリンダ２０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、プルトーずの車体に付設され
ている車体ロール角傾斜計１重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
３ｓによって微分された上記検出器３１の出力値との偏
差でバうＰ 羨プ位置決めサーボ系３７およびメインバＮｒ作動させ
、もってチルトシリンダ２を制御している。

なお上記リフトシリンダ制御系Ｂの工２−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２Ｇの
出力値の絶対値を出力するものである６、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Ｏのとき・には切替スイッチＳ、を端子ａ側に投
入させ、０よりも太きいときＫはその大きさに対応した
時間だけ上記スイッチＳ、を端子ｂ＠に付勢させる。こ
の結果。

制御系ＩＫよるブレード３のリフト動作が制御系ＣＫよ
る該ブレード３のチルト動作に優先して行なわれる。

いま上記受光器制御系ム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四−り長
となるように上記受光器−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）Ｋは第３図に示すようはずれ量に対応した■電
圧・、が。

また受光器中心より下方にレーザビームか入射している
ときＫは同図に示すθ電圧・、が各々上記Ｄ／Ａ　蜜換
器２３から出力され、これによって上記リフトシリンダ
制御系ｌは上記受光位置偏差がなくなるよ５に、つまり
上記受光器４の中心部にレーザビーム１９の光軸か位置
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５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ッチ１１が１自動１モード
を選択している場合、つまり上記コントロール毫−ド切
替部１０の出力信号ｄ１〜ｄ、を全【１０”に設定して
上記各切替スイッチ８１〜８４を共に端子ａ＠に投入さ
せである場合の各制御系の動作を説明したが、つぎに上
記切替スイッチ１１で＠測量゛モードを選択した場谷の
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１１）の
出力信号ｉ１．　ｄ、、　’Ｉおよびｄ４の論理レベル
が各４＠１＃、＠６ｇ、″″ｌ＃および＠Ｏ’に設定さ
れるので、前記切替スイッチＳ１．　Ｓ、、が端子ｂ＠
ｙ、、また切替スイッチＳＩｔ　　８４が端子ａ側に各
々投入される。その結果、上記受光器制御系ムは、前記
Ｄ／Ａ　［換器！３の出力値を指令値とする適度ライ−
ドパツク系を構成し、一方、上記リフトシリンダ制御系
Ｂは、フィードバックルー１が断たれて前記マニアル調
節器７のボテンシーメ−タフｂがリフトシリンダ制御系
する制御１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１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フの
リフトボテンシ曹メータフｂの操作で上記ブレード１を
適当な高さ位置に固定させた状態で車輌を走行させると
、地面の凹凸に伴りて上記受光ＩＩ４の高さが次のよう
に変化する。

すなわち、車輌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３図に示した■電圧・、が上記ｉ変換器２３から出力
され、これによって前記ロッド昇降機構６の直流モータ
が受光器ロッド２を伸長させる方向に回転する。逆に上
記レーずビーム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Ｏ電圧ｅ、が上記ル４変換器２３より出力さ
れるので、上記直流モータがロッド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、したがって上記受党器關ツ
ドのストｐ−り検出！！１３より出力され−るーラドの
ス）ｔｘ−り長な前記表示部４２に記録さセることによ
り、上記レーザビーム１９の光軸な基準とした地形調量
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
ーずビーム１９［追従しえなくなった場合には、その時
点で上記ｉニアル調節器７のリフト用ポテンシ冒メータ
７ｂを操作して、受光器４の中心にレーザビーム１９が
入射するようにブレード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、このデータをその後の測量結
果に加減算する必要がある。

また、上記表示部４２とし【たとえばペン書きレプーダ
を用いた場合、ブルドーザを尋速走行させなければ地膠
の凹凸位置のスタート点からの距離を検出しえないとと
になる。そこで誼表示部には。

調量スタート点からの距離を測定する手段を設けること
が好ましい。すなわち、上記ストローク検出器１３のス
トローク変化を上記距離に対応して検出させ、地形の凹
凸の確認だけでなくその位置をも測定表示させることが
好ましい。

つぎに上記リフトシリンダｌとチルトシリンダ鵞とを手
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ッチｌｌｖ＠自動”毫−ドに設定し
て整地作業を行なりている場合、ブレード３が過負荷状
態になって車輌が走行できなくなることが多々ある。か
かる場合には、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
動させればよいが。

そのよ５にすると、上記リフトレベル設定器１２０元の
設定値か不明となるため、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装置においては、かかる不都合を生
じることなく手動になるブレードの４リフＦ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をリフト軸方崗に操作すると、
ボテンシ曹メータ７にの出力電圧が前記ウィンドウコン
パレータ８をＯＮ作動させあので、それまで論理レベル
１０ｍを示していた上記コントロール毫−ド切替部ｌＯ
の出力償号櫨、が＠１＠ｉ（変化し、これＫよって上記
受光器制御系ムの切換スイッチＳ、が端子す側に切替え
られる。

いま、上記ボテンシ冒メータ７ｂよりＯの電圧が出力さ
れているとすると、へこの電圧は受光器制御系ムに速度
指令信号として入力され、これによって上記ロッド駆動
機構６め直流モータが受光器ロッドＳ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、前記リフトシリ
ンダ制御系ＢはブレードＳを上昇させるようにリフトシ
リンダ１を制御する。しかして上記ボテンシ曹メータ７
ｂの出力電圧を零にさせると、上記ロッド２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！９
をとらえた時点でブレード３の上昇も停止する。

上記の操作によってブレード３を上昇させたのち、前記
モード切替スイッチ１１に併設されているリターンスイ
ッチＩ１ｍを押すと、上記コントロールモード切替部Ｉ
Ｏの信号ｄ、の論理レベルが１ＩＯ１′に戻り、これに
よって前記切替スイッチＳｌが端子＊＠にリセットされ
る。このため、受光器４はり７トレベル設定５）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〇 なお、上記ボテフシ１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）Ｋ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１メー
タ７ｃを操作すると、該ボテンシ■メータ７ａの出力電
圧がウィンドウコンパレータ９をＯＮさせるので、＃コ
ンパレータ會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を１命”にさせる。これによって前記ス
イッチＳ４゜−が端子ｂ＠に切替えられ、上記ボテンシ
νメータ７Ｃの出力電圧がチルトシリング制御系の指令
値として入力されるので、上記ボテンシ璽メータ７・の
出力電圧を変化させるととＫ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、
上記リターンスイッチｌ１ｍを押し【上記信号−４を＠
　ｏ　−Ｋすることにより、つまりスイッチｊＩ４を端
子ａ＠にリセッ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ッチ１１を１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１０の出力信号ｄ、、　　ｄ、
が共Ｋ　＠　ｌ＃に設定されるので。

上記切替スイッチＳ、、　Ｓ、が端子ｂ＠に各々投入さ
れる。したがりて上記マニアル調節器のボテンシ冒メー
タ７ｂおよび７ｃを操作することによりブレードの鳥さ
およびチルト角を各々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、建設機“械のブレー
ド制御値量を利用して、地形測量を自動的にかつ精度よ
く行なうことができ、その実用性はきわめて高い。

【図面の簡単な説明】

１８１図は、ブルドーザの一例を示した概念図。 ３１２図は本発明に係る装置の一実施例を示したブロッ
ク図、第３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・・・日ツド、６
・・・ロッド昇降機構、７・・・マニアル調節器、　　
７ｂ、　　７ｅ・・・ボテンシ璽メータ、　１０・・・
コントロールモー）’　切換ｍｌ　。 １１・・・モート切替スイッチ、　　１２・・・リフト
レベル設定器、　１３・・・受光器ロッドのストローク
検出器、１８・・・投−ｔｌ）、　　１９−・レーザビ
ーム、２４・・・ボテンシ曹メータ、３３・・・チルト
傾斜設定器、ｓ、〜８．・・・切替メイッ？、８．〜８
１１・・・フォトセンナ。 第３図 手続補正書 昭和５７年１０片３ｔ＝ 特許庁長官　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１８８５５３号 ２、発明の名称 地形測最機能を備えたブレード制御装置３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 （１２３）株式会社　小松報作所 ４、代理人 （〒１０４）東京都中央区鍜座２丁目１１番２号明細書
の発明の詳細な説明の欄および図面の簡単な説明の―お
よび図面 ６、　補正の内容 （１）明細書第３頁第５行ないし第６行の「および・・
・・・・左右端部」を「は、上記ブレードの左右」と訂
正する。 （２）回書同頁第１４行の「端子すに」を「端子すおよ
び受光器制御系Ａに設けである切替スイッチＳ、の端子
すに」と訂正する〇 （３）同書第４頁第１１行ないし第１４行を下記すると
おり訂正する。 記 ｄｌ　　　　ｄ、　　　　ｃｔ、　　　　６４手動モー
ド　　　ＸＸＩＩ 自動モード　　　０　　０　　０　　０測量モード　　
　１　　０　　　ｌ　　　０（４）　　回書画４頁の第
１Ｓ行と第１９行との間に下記の文を加入する。 記 上記コントロールモード切替部ＩＯは、＃１３図に示す
如く、上記ウインドウコンノくレータ８゛、９の出力信
号を受けるオア回路１０ｍと、モード切替スイッチ１１
の接点すが開放されかつ後述するリターンスイッチｌ１
ｍが開放されたさいに論理レベル′″ｌ”の信号を出力
するアンド回路１０ｂと、上記オア回路１０ｍの出力信
号＠１”でセットされ、上記アンド回路１０ｍ５の出力
信号でリセットされるフリップフロップｌｅ＠と、上記
切替スイッチ１１の接点ａまたはＣが開放された時に信
号１１′を出力するオア回路１０ｄと、上記７リツプフ
ロツプ１０＠がセットされたさいまたは切替スイッチ１
１の接点ａが開放されたさいに信号＠ｌ”を出力するオ
ア回路】Ｏ・とからなりている。 （５）　　同書第９頁第１行の［なわれる−の次に下記
の文を加入する。 記 これはチルト動作を優先させるように構成され（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
。 （６）同書同頁第９行の「第３図」を「第４図」と訂正
する。 （７）　　同書第１０貢第１８行の１フイードバツク系
」を「サーボ制御系」と訂正する。 （８）同書第１１頁第１２行の「第３図」を「第４図」
と訂正する。 （９）同書第１２貢第９行ないし第１０行の［の中心に
レーザビーム１９が入射するようＫ」を「を取付けてい
るロッド５をその可動ストロークの中心に位置させるよ
うに」と訂正する。 （ｌｒｊ　　同書第１７頁第５行の「第３図は」！ｔ［
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」と「第４図」と訂正
する。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブレードに上下動可能に付設した受光器を指令値に従っ
   た高さに位置させる受光器制御系と、所定地上高さく投
   射されたレーザ光に対する上記受光器の受光位置偏差が
   なくなるように上記ブレードをリフト作動させるリフト
   シリンダ制御系とを備えたブレード制御装置において、
   地形測量時に上記指令値に代えて上記受光位置偏差を上
   記受光器制御系に対する指令値として入力させるスイッ
   チ素子と、上記受光器の高さ変化を測定する手段とを備
   えることを特徴とする地形測量機能を備えたブレード制
   御装置。