JPS6051233A - 掘削運搬機械の作業機制御装置 - Google Patents
掘削運搬機械の作業機制御装置Info
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- JPS6051233A JPS6051233A JP15959383A JP15959383A JPS6051233A JP S6051233 A JPS6051233 A JP S6051233A JP 15959383 A JP15959383 A JP 15959383A JP 15959383 A JP15959383 A JP 15959383A JP S6051233 A JPS6051233 A JP S6051233A
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- Japan
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- depth
- excavation
- machine
- excavation depth
- vehicle speed
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- 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
(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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
不発明はブルドーザ、モータ・スクレーパ等の掘削運搬
機械の作業機制御装置に関する。
機械の作業機制御装置に関する。
従来、との檎の掘削運搬機械の作業機？ＩＩＩＪ御、す
なわち作業機の掘削深さく負荷）の１ｔｌｌ ＄１’技
術としては、スリップ率による１ｂｌＪ御法とけん引出
力（水平掘ｈυ抵抗Ｘ実車運）による制御法とがある。
なわち作業機の掘削深さく負荷）の１ｔｌｌ ＄１’技
術としては、スリップ率による１ｂｌＪ御法とけん引出
力（水平掘ｈυ抵抗Ｘ実車運）による制御法とがある。
スリップ率による制御法は、実車速Ｖと履帯（タイヤ）
周速Ｖ′とを測定し、次式、で示されるスリップ車量が
設定値になるように作業機を昇降制御するものであるが
、土質によらず一定の設定値であるため最適な負＃Ｉ制
御ができない。
周速Ｖ′とを測定し、次式、で示されるスリップ車量が
設定値になるように作業機を昇降制御するものであるが
、土質によらず一定の設定値であるため最適な負＃Ｉ制
御ができない。
また、けん引出力による制御法は、実車速と水平掘削抵
抗とを？Ｊ１１１足し、けん引出力が最大となるように
作業機を昇降制御するものであるが、一般に水平掘削抵
抗と掘削深さが比例関係にないため、けん引出力最大が
必ずしも土工効率最大と一致しない。
抗とを？Ｊ１１１足し、けん引出力が最大となるように
作業機を昇降制御するものであるが、一般に水平掘削抵
抗と掘削深さが比例関係にないため、けん引出力最大が
必ずしも土工効率最大と一致しない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、土工効率が
最大となるように作業機を制御することができる掘削運
搬機械の作業機制御装置を提供することを目的とする。
最大となるように作業機を制御することができる掘削運
搬機械の作業機制御装置を提供することを目的とする。
この発明によれは、車速と掘削深さとを検出し、その横
が最大となるように作業機の昇降を制御し、最短時間で
所定土量の掘削を行なうようにし又いる。
が最大となるように作業機の昇降を制御し、最短時間で
所定土量の掘削を行なうようにし又いる。
以下、不発明を重付図面を参照して詳細に説明する。
まず、不発明の原理について説明する。
作業機の掘削深さをＨ１車速をＶとすると、ＨＸＶとＨ
との関係は第１図に示すようになる。また、この関係は
、土量Ｑ。、Ｑ□、Ｑ２．・・・に応じて変化する。す
なわち、Ｈが０のときＨＸＶは０であり、Ｈが徐々に増
加すると掘削抵抗が増加し、■が減少していく。そして
、スリップ率が１００係になるＨで再びＨＸ ＶはＯＩ
Ｃなる。したがって、その途中で土量Ｑ。ｒ Ｑｌ ｒ
Ｑ２ ＋・・・に応じてＨＸＶが最大になる掘削深さ
Ｔ、、ｆｆ１．π２．・・・が存在する。
との関係は第１図に示すようになる。また、この関係は
、土量Ｑ。、Ｑ□、Ｑ２．・・・に応じて変化する。す
なわち、Ｈが０のときＨＸＶは０であり、Ｈが徐々に増
加すると掘削抵抗が増加し、■が減少していく。そして
、スリップ率が１００係になるＨで再びＨＸ ＶはＯＩ
Ｃなる。したがって、その途中で土量Ｑ。ｒ Ｑｌ ｒ
Ｑ２ ＋・・・に応じてＨＸＶが最大になる掘削深さ
Ｔ、、ｆｆ１．π２．・・・が存在する。
本発明はＨＸＶが最大となるように掘削深さく作業機の
昇降）を制御するものである。なお、第１図からも明ら
かなように、土量の増加とともに、ＨＸＶが最大になる
掘削深さは変化し、）１ｏ。
昇降）を制御するものである。なお、第１図からも明ら
かなように、土量の増加とともに、ＨＸＶが最大になる
掘削深さは変化し、）１ｏ。
Ｉｔ、 ’、 鶏、 ・・・は徐々に小さくなる。
上記ＨＸｖが最大となるように作業機の昇降を１ｈ制御
するための一実施例としては、第２図に示すように、ま
ず作業機を徐々に降下させなからＨＸＶが最大となる掘
削深さ鳥を検出し、この掘削深さ′亀を最初の設定値と
して、所定時間（１〜３秒）この深ざちをフィードバッ
ク制御で保持する。所定時間経過後は土竜がＱｌに増加
し、ＨＸＶ特性曲線は変化している（第１図参照）。こ
こで、作業機を徐々に上昇させなからＨＸＶが最大とな
る掘削深さ官、を俟出し、この掘削深さ宜１を次の設定
値として、所定時間この深さ′亀をフィートノクック制
御で保持する。以下、同様にしてＨＸ Ｖが最大と１、
ｃる掘削深さを検出して上記の動作を土量が満杯になる
まで繰り返す。なお、第２図において１点鎖線は、作業
機の刃先の最適軌跡である。勿論、この軌跡は土質によ
って異なり、予め知ることはできない。
するための一実施例としては、第２図に示すように、ま
ず作業機を徐々に降下させなからＨＸＶが最大となる掘
削深さ鳥を検出し、この掘削深さ′亀を最初の設定値と
して、所定時間（１〜３秒）この深ざちをフィードバッ
ク制御で保持する。所定時間経過後は土竜がＱｌに増加
し、ＨＸＶ特性曲線は変化している（第１図参照）。こ
こで、作業機を徐々に上昇させなからＨＸＶが最大とな
る掘削深さ官、を俟出し、この掘削深さ宜１を次の設定
値として、所定時間この深さ′亀をフィートノクック制
御で保持する。以下、同様にしてＨＸ Ｖが最大と１、
ｃる掘削深さを検出して上記の動作を土量が満杯になる
まで繰り返す。なお、第２図において１点鎖線は、作業
機の刃先の最適軌跡である。勿論、この軌跡は土質によ
って異なり、予め知ることはできない。
上述のように作業機を昇降制御することにより、最も短
い時間で所定土量のｍ創を行なうことができる。
い時間で所定土量のｍ創を行なうことができる。
第３図は本発明に係る掘削運搬機械の作業機制御装置の
一実施例を示すブロック図で、ブルドーザに適用した場
合に関し℃示し壬いる。
一実施例を示すブロック図で、ブルドーザに適用した場
合に関し℃示し壬いる。
同図において、ブルドーザの作業機（ブレード）ｌには
、プレー１４１の伯１削深さを検出する掘削深さを検出
する４屈削深さ検出器１０が配設されている。
、プレー１４１の伯１削深さを検出する掘削深さを検出
する４屈削深さ検出器１０が配設されている。
この掘削深さ検出器ＩＯは、第４図に示すようにブレー
ドｌの側部に配設され、その配設位置から掘削され又い
ない地面複での距踏１１を測定し、予め知ることができ
る前記配設位置からブレードｌの刃先１ａまでの距１１
ｏと前記測定した距離ｌ、との差（１ｏ−１１）から掘
削深さＨな検出するようにしている。なお、上記距離１
１の測定方式としては、第５図に示すようにレーザダイ
オード１】からレンズ１２を介してレーザ光りを地面Ｋ
４１振し、このレーザ光りの反射光をレンズ１３を介
して一次元の受光素子１４で受光し、その受光位置に応
じて地面までの距離を測定する方式が考えられる。
ドｌの側部に配設され、その配設位置から掘削され又い
ない地面複での距踏１１を測定し、予め知ることができ
る前記配設位置からブレードｌの刃先１ａまでの距１１
ｏと前記測定した距離ｌ、との差（１ｏ−１１）から掘
削深さＨな検出するようにしている。なお、上記距離１
１の測定方式としては、第５図に示すようにレーザダイ
オード１】からレンズ１２を介してレーザ光りを地面Ｋ
４１振し、このレーザ光りの反射光をレンズ１３を介
して一次元の受光素子１４で受光し、その受光位置に応
じて地面までの距離を測定する方式が考えられる。
この掘削深さ４莢出器１０は、検出したＪ屈削深さＩ］
に対応するイぎ号を中央処理装置（ＣＰＵ ） ２１Ｊ
および減算点３１に加える。
に対応するイぎ号を中央処理装置（ＣＰＵ ） ２１Ｊ
および減算点３１に加える。
また、ブルドーザの車体後部には車速を検出する車速検
出器４０が配設されている。この車速検出器４０は、車
載型のドンプラレーダで、地面とレーダの相対運動によ
るエコーのドツプラシフトを利用して車速Ｖを検出し、
検出した車速Ｖに対応する信号をＣＰＵ２ｆＪＶｒ加え
る。
出器４０が配設されている。この車速検出器４０は、車
載型のドンプラレーダで、地面とレーダの相対運動によ
るエコーのドツプラシフトを利用して車速Ｖを検出し、
検出した車速Ｖに対応する信号をＣＰＵ２ｆＪＶｒ加え
る。
ＣＰＵ ２０は、掘削深さ検出器１０力・ら加わる掘削
深さＨＫ対応する信号および車速検出器４０から加わる
車速Ｖに対応する４Ｎ号に基づい℃、第６図のフローチ
ャートに示す処理を行なう。
深さＨＫ対応する信号および車速検出器４０から加わる
車速Ｖに対応する４Ｎ号に基づい℃、第６図のフローチ
ャートに示す処理を行なう。
すなわち、掘削が開始されると、まず掘削深さＨが大き
くなるように駆動部３５にｉｌ＋ｌｌ ＩＱＩ ４ｇ号
を出力する（出力２］）。駆ａ部あはこのｉｔ！ＩＩ
Ｉｌｌ信号により電磁弁刃のソレノイド５０ａを励磁し
て電磁弁５（）を位置■に切換え、電磁弁刃はシリンダ
（イ）にピストンロンドロ０ａを伸長させる方向に圧油
な供給する。
くなるように駆動部３５にｉｌ＋ｌｌ ＩＱＩ ４ｇ号
を出力する（出力２］）。駆ａ部あはこのｉｔ！ＩＩ
Ｉｌｌ信号により電磁弁刃のソレノイド５０ａを励磁し
て電磁弁５（）を位置■に切換え、電磁弁刃はシリンダ
（イ）にピストンロンドロ０ａを伸長させる方向に圧油
な供給する。
これにより、ブレードｌは下降し、（屈削深さＨは徐々
に大きくなる。
に大きくなる。
上記掘削深さＨが大きくなるようにｊｌｉｆｉ号を出力
している間、ＣＰＵ２０は掘削深さＨと車速Ｖとを槓具
しく処理２２）、ＨＸＶの変化率が０以下になったか否
かを判断する（判断２３）。そして、０以下になった場
合には、そのときの掘削深さＨを記憶し、これを掘削深
さ設定器間に最初の設定１１σとして出力する（出力別
）。 − ＣＰＵ ２０によって掘削深さ設定器、幻に掘削深さが
設定されると、後述するフィードバック制御によってブ
レード１はその設定された掘削深さになるように柑１１
偵１される。すなわち、ン威算点３１によって、掘削深
さ設定器間から出力される設定（ｉｌｌｉを示す（ｑ号
と掘削深さ検出器ＩＯから出力される実際の掘削深さＨ
を示すイぎ号との偏差がとられ、この偏差信号は増幅器
３２、補償回路；３３（例えばＰＩＤ補償を行１、ｃう
）を介してｊｆｉ制御演制御−４７４ニ加えｈれる。ｉ
ｉ制御演算部あは、駆動部３５とともに電磁弁刃をパル
ス幅刊御万式による比例動作をさせるもので、駆動部３
５から電磁弁刃のソレクイド５υａ、５０ｂｌＣ父互に
加える信号のパルス幅を上記偏ｇイぎ号に応じてｌ７１
１１１［１する。電磁弁５υは上記偏差１ｇ号に対応し
た流鎗の圧油をシリンダωに供給し、ブレードｌを昇降
させる。このようにして、ブレードｌは設定した（屈削
深さになるよらにフィードバック朋制御される。なお、
駆動部３５はＣＰＵｗ力・ら直接１＋Ｉ制御信号が加え
られる場合には、上述したようにこの制御信号による１
ｌｉｊ制御を優先させ金。
している間、ＣＰＵ２０は掘削深さＨと車速Ｖとを槓具
しく処理２２）、ＨＸＶの変化率が０以下になったか否
かを判断する（判断２３）。そして、０以下になった場
合には、そのときの掘削深さＨを記憶し、これを掘削深
さ設定器間に最初の設定１１σとして出力する（出力別
）。 − ＣＰＵ ２０によって掘削深さ設定器、幻に掘削深さが
設定されると、後述するフィードバック制御によってブ
レード１はその設定された掘削深さになるように柑１１
偵１される。すなわち、ン威算点３１によって、掘削深
さ設定器間から出力される設定（ｉｌｌｉを示す（ｑ号
と掘削深さ検出器ＩＯから出力される実際の掘削深さＨ
を示すイぎ号との偏差がとられ、この偏差信号は増幅器
３２、補償回路；３３（例えばＰＩＤ補償を行１、ｃう
）を介してｊｆｉ制御演制御−４７４ニ加えｈれる。ｉ
ｉ制御演算部あは、駆動部３５とともに電磁弁刃をパル
ス幅刊御万式による比例動作をさせるもので、駆動部３
５から電磁弁刃のソレクイド５υａ、５０ｂｌＣ父互に
加える信号のパルス幅を上記偏ｇイぎ号に応じてｌ７１
１１１［１する。電磁弁５υは上記偏差１ｇ号に対応し
た流鎗の圧油をシリンダωに供給し、ブレードｌを昇降
させる。このようにして、ブレードｌは設定した（屈削
深さになるよらにフィードバック朋制御される。なお、
駆動部３５はＣＰＵｗ力・ら直接１＋Ｉ制御信号が加え
られる場合には、上述したようにこの制御信号による１
ｌｉｊ制御を優先させ金。
掘削深さ設定器３０Ｖｃ掘削深さが設定されたのち、所
定時間が経過すると（判断２５）、ＣＰＵ２＋１は掘削
深さＨが小さくなるように駆動部３５に開側ｊ信号を出
力する（出力２６）。駆動部おはこの制御信号により電
磁弁刃のソレノイド！５０ｂを励磁して電磁弁５０を位
置■に切換え、電磁弁刃はシリンダ６０にピストンロン
ドロ０ａを縮退させる方向に圧油を供給する。これによ
り、ブレードｌは上昇し、掘削深さＨは徐々に小さくな
る。
定時間が経過すると（判断２５）、ＣＰＵ２＋１は掘削
深さＨが小さくなるように駆動部３５に開側ｊ信号を出
力する（出力２６）。駆動部おはこの制御信号により電
磁弁刃のソレノイド！５０ｂを励磁して電磁弁５０を位
置■に切換え、電磁弁刃はシリンダ６０にピストンロン
ドロ０ａを縮退させる方向に圧油を供給する。これによ
り、ブレードｌは上昇し、掘削深さＨは徐々に小さくな
る。
上記掘削深さＨが小さくなるように制御４ｇ号を出力し
ている間、ＣＰＵ ２０は掘削深さＩｉと車速Ｖとを槓
界しく処理２６）、ＩＩＸＶの変化率が０以上になった
り・台かを判断する（判＋ＩＪｉ２’７）。そして、０
以上になった場合には、そのときの掘削深さＨを記憶し
、これを掘削深さ設定器間に次の設定値として出力する
（出力２４）。
ている間、ＣＰＵ ２０は掘削深さＩｉと車速Ｖとを槓
界しく処理２６）、ＩＩＸＶの変化率が０以上になった
り・台かを判断する（判＋ＩＪｉ２’７）。そして、０
以上になった場合には、そのときの掘削深さＨを記憶し
、これを掘削深さ設定器間に次の設定値として出力する
（出力２４）。
この設定値を新たな目標値として前述したよう［ブレー
）’１の昇降をフィードバックｆ［ｔｔｌ ｔａｌｌ
スル。
）’１の昇降をフィードバックｆ［ｔｔｌ ｔａｌｌ
スル。
以下、出力別から判断側までの処理を土敬が満杯になる
まで繰り返し実行する。なお、第１図および第２図で説
明したように、掘削開始から最初にＨＸＶが最大となる
掘削深さは、ブレードｌをＦ降させている途中で検出す
ることができ、所定時ｌ’ｆＪＪ フレードｌを設定値
ＶＣなるようにフィードバック１ｌｆｌｌ仰したのちは
、Ｈｘｖが最大となる（屈削深さは、ブレードｌを上昇
させている途中で使用することができる。
まで繰り返し実行する。なお、第１図および第２図で説
明したように、掘削開始から最初にＨＸＶが最大となる
掘削深さは、ブレードｌをＦ降させている途中で検出す
ることができ、所定時ｌ’ｆＪＪ フレードｌを設定値
ＶＣなるようにフィードバック１ｌｆｌｌ仰したのちは
、Ｈｘｖが最大となる（屈削深さは、ブレードｌを上昇
させている途中で使用することができる。
以上のようにしてブレードｌの昇Ｎ（＠Ｉ削深さ）を制
御することにより、ｔも短い時間で土用を満杯にするこ
とができる。
御することにより、ｔも短い時間で土用を満杯にするこ
とができる。
なお、本実施例ではブレードを段階的１ｃ最虐な掘削深
さ［なるよ５１Ｃｉｌ＋ｔ制御しているが、１１ Ｘ
Ｖが常に最大となるように掘削深さを１ｌｌ−ｌ ｌ７
１１するようにし′″Ｃもよい。また、掘削深さ検出器
および車速検小器は本実施例に限定されず、連続的に掘
削深さおよび中速を検出することができるものであれは
如何なるものでもよい。
さ［なるよ５１Ｃｉｌ＋ｔ制御しているが、１１ Ｘ
Ｖが常に最大となるように掘削深さを１ｌｌ−ｌ ｌ７
１１するようにし′″Ｃもよい。また、掘削深さ検出器
および車速検小器は本実施例に限定されず、連続的に掘
削深さおよび中速を検出することができるものであれは
如何なるものでもよい。
以上説明したように本発明によれは、＋Ｕ＋削運搬機械
の作業機を、その掘削深さと中速どの積が最大となるよ
うに昇−降制御しているため、最も蝮い時間で所定土黄
の掘削を行なうことができろ。
の作業機を、その掘削深さと中速どの積が最大となるよ
うに昇−降制御しているため、最も蝮い時間で所定土黄
の掘削を行なうことができろ。
第１図は掘削深さと車速との債の掘削深さおよび４屈削
土量をＡラメータとする特性曲線、亀２図は不発明に係
る作業機の昇降制御態様の一例を示す図、第３図は不発
明に係る掘削連接機械の作業１’ｆＭ １ｔｊｌｌ 師
装置の一実施例を示すブロック図、第４図および第５図
は不実施例に適用した掘削深さ検出器を説明するために
用（・た図、ｍ６図は第３図の中央処理装置の動作内容
を説明するために用いたフローチャートである。 １・・・ブレード、１０・・・掘削深さ検出器、加・・
・中央処理装＋ｔ（ｃｐｕ）、加・・・掘削深さ設定器
、凋・・・器側１演算部、３５・・・駆動部、４０・・
・車速検出器、５０・・・′市鐵弁、６０・・・シリン
ダ。 第４図 第５図 第６図
土量をＡラメータとする特性曲線、亀２図は不発明に係
る作業機の昇降制御態様の一例を示す図、第３図は不発
明に係る掘削連接機械の作業１’ｆＭ １ｔｊｌｌ 師
装置の一実施例を示すブロック図、第４図および第５図
は不実施例に適用した掘削深さ検出器を説明するために
用（・た図、ｍ６図は第３図の中央処理装置の動作内容
を説明するために用いたフローチャートである。 １・・・ブレード、１０・・・掘削深さ検出器、加・・
・中央処理装＋ｔ（ｃｐｕ）、加・・・掘削深さ設定器
、凋・・・器側１演算部、３５・・・駆動部、４０・・
・車速検出器、５０・・・′市鐵弁、６０・・・シリン
ダ。 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （ＩＪ 掘削運搬機械の車速を検出する車速検出手段と
、作業機の掘削深さを検出する掘削深さ検出手段と、前
記車速検出手段によって検出された車速と掘削深さ検出
手段によって検出された掘削深さとの機が最大となるよ
５に前記作業機の昇降を制御する昇降制御手段とを具え
た掘削運搬機械の作業機制御装置。 （２）前記車速検出手段は、車載型のドラブラーレーダ
である特許請求の範囲第１１１項記載の掘削運搬機の作
業機械ｉ１ｉ制御装置。 （３）前記掘削深さ検出手段は、前記作業機の側部に配
設され、該配設位置から地面までの距離を測定し、前記
配設位置から作業機の刃先までの距離と前記測定した距
離との差からせｎ削深さを検出する特許請求の範囲第ｔ
ｉ＋項記載の掘削運搬機械の作業機制御装置。 （４）前記昇降制御手段は、まず前記検出された車速と
掘削深さとの債の変化率が負になるまで前記作業機を降
下制御し、前記変化率が負になった時点からその掘削深
さを数秒間保持し、その鏝前記積り変化率が正になるま
で前記作業機を上昇１１ｆｌＲｅｌＬ、前記変化率が正
になった時点からその掘削深さを数秒間保持し、以下同
様にして作業機を故抄時間毎に上昇制御する特許請求の
範囲第＋ＩＩ 、！Ｊ記載の掘削運搬機械の作業機ｉｔ
＋ｌｌ Ｉ卸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15959383A JPS6051233A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 掘削運搬機械の作業機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15959383A JPS6051233A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 掘削運搬機械の作業機制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6051233A true JPS6051233A (ja) | 1985-03-22 |
Family
ID=15697092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15959383A Pending JPS6051233A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 掘削運搬機械の作業機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6051233A (ja) |
-
1983
- 1983-08-30 JP JP15959383A patent/JPS6051233A/ja active Pending
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