JPS636694B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は履帯式土工車輛の履帯接地圧均一維
持装置に関する。

【従来の技術】

履帯式土工車輛において、履帯各部の地面との
接地圧を均等に維持しつつ作業を行うことは、地
面を荒さずに押土力を十分に発揮することによる
作業能率の向上、機械損耗の防止、路面損傷の防
止などの点で重要な要素である。 かかる事由から、例えばブルドーザのブレード
による押土作業時には履帯各部の接地圧が均一と
なるようにブレードを補正作動させる必要があ
る。 即ち、ブレードを作動させる油圧シリンダは車
体を持ち上げるのに充分なパワーを有しているた
め、そのパワー、所謂油圧力だけで地盤へのブレ
ード貫入力を得ようとすると、地盤の状況やブレ
ードに作用する過負荷等によつて車輛前部が浮き
上がり、履帯前部が接地しなくなる。 もつて、履帯の接地面積が減少するため局部的
に接地圧が上がり路面を損傷したり、履帯スリツ
プが生じて牽引力（押土力）を低下させる。更に
機械への部分負荷が生ずる等の悪影響を及ぼす。 そこで従来は、オペレータが履帯のスリツプや
沈降及び車体の傾斜を感知した際に、その都度油
圧シリンダをマニユアル操作で制御してブレード
を補正動作させている。 ところが、該補正動作は、ブレードをこれに作
用する負荷の変動に対応させるべく該ブレードの
微妙な昇降を繰り返すことによつて遂行されるた
め、オペレータは相当な熟練を要し且つ労力を費
やす結果となる。 また、上記補正動作は無人ブルドーザの場合に
解決しなければならない問題の一つである。 また、例えば特開昭55−92427号のブルドーザ
自動制御装置においては、ブレードの位置に応じ
てリフト用油圧シリンダが回動する点に着目し、
リフト用油圧シリンダの回動角を検出してブレー
ドの高さ及びチルト角を求め、これらの検出値に
基づいてブレードのリフト制御及びチルト制御を
行う構成が開示されている。 そしてブルドーザの車体の重心位置近傍の所定
位置には車体中心軸方向にリフト傾斜計が、中心
軸と直角方向にはチルト傾斜計がそれぞれ配設さ
れて絶対水平面からの車体の前後方向、左右方向
の傾きを検出してブレードの高さを補正してい
る。 しかし上記構成においては、車体の傾斜状態は
検出できるが、履帯が接地面に均一の接地圧で接
地しているか否かは検出できないので、ブレード
が一定の高さに設定されたままでブレードに対す
る負荷が増だした場合にも何等ブレードの位置は
補正されず、押土作業が続行された場合には従来
同様に車輛前部が浮き上がり局部的に接地圧が上
がり路面を損傷したりスリツプを生じさせる等の
欠点がある。

【発明が解決しようとする問題点】

この発明は上記事情に鑑みて鋭意研究開発の結
果、履帯式土工車輛の接地圧の分布はブレード等
作業機の状態、及び作業機への外部からの負荷の
関わり方で変わるので、接地圧が前後に偏る場合
はブレード等作業機を上下させて作業機にかかる
押土等の負荷をコントロールすれば車輛の接地圧
を均一にすることができ、また、接地圧が左右に
偏る場合は作業機をチルトさせれば作業機にかか
る押土等の負荷をコントロールし車輛の接地圧を
均一にすることができることを知り、本発明を完
成するに至つた。 そこでこの発明の主たる課題は、履帯式土工車
輛の履帯接地圧が不均衡となつた場合に、作業機
を駆動するリフト用油圧シリンダおよびまたはチ
ルト用油圧シリンダを作動させて上記接地圧を均
一に維持して押土量を確保するにある。

【問題点を解決するための手段】

この発明は上記課題を解決するために、 ブレード等の作業機を駆動するリフト用油圧シ
リンダまたはチルト用油圧シリンダを制御して作
業機を自動制御する履帯式土工車輛の履帯接地圧
均一維持装置において、 (a) リフト用油圧シリンダまたはチルト用油圧シ
リンダをそれぞれ制御する電磁制御弁を設け
る、 (b) 履帯式土工車輛の左右の履帯の前部及び後部
の四点位置における接地圧反力を各別に検出す
る接地圧センサを設ける、 (c) 上記履帯式土工車輛の左右方向の車体傾斜角
を検出する傾斜角センサを設ける、 (d) 上記接地圧センサ及び傾斜角センサから入力
された検知信号を基に四点位置における各履帯
接地圧を比較演算する制御部を設ける、 (e) 該制御部からの信号を受けて前記電磁制御弁
に制御信号を送り、その電磁制御弁の作動によ
りリフト用シリンダおよびまたはチルト用シリ
ンダを所定作動させるコントローラを設ける、 という技術的手段を講じている。

【作用】

これにより、履帯式土工車輛の作業時に左右の
履帯の前部及び後部の四点位置における接地圧反
力は接地圧センサで検出され、また上記履帯式土
工車輛の左右の傾斜は傾斜角センサで検出され
る。 制御部では上記検出された接地圧が均一か否か
比較し、均一でない場合にはコントローラで制御
信号を電磁制御弁に出力しリフト用油圧シリンダ
を作動してブレード等作業機を上下動させ、作業
機にかかる負荷をコントロールして上記四点に及
ぼす接地圧反力が均一となるまで制御する。 また制御部は、左右の接地圧が不均一の場合に
は、コントローラで制御信号を電磁制御弁に出力
しチルト用油圧シリンダを作動してブレードをチ
ルトさせ、上記四点に及ぼす接地圧反力が均一と
なるまで制御する。

【実施例】

以下に、この発明の履帯接地圧均一維持装置の
好適実施例を図面に基づいて説明する。 第１図において、１は履帯式の土工車輛で、そ
の足廻り装置２は、トラツクローラフレーム３
と、駆動用のスプロケツト４とアイドラ５との間
に巻回された左右の履帯６，７とを有する周知構
成になつている。 上記トラツクローラフレーム３にはトラニオン
８を介して作業機支持用アーム９の基端が枢着さ
れ、該アームの先端にはブレード１０が図示例の
場合の作業機として装備してある。 該ブレード１０は、リフト用油圧シリンダ１１
とチルト用油圧シリンダ１２とで駆動されるよう
になつている。 各油圧シリンダ１１，１２は、車輛１が備える
油圧系統１１Ａ，１１Ｂから電磁制御弁Ｖ１，Ｖ
２を介して圧油が供給されることにより選択的に
作動する。 ここで、ブレード１０で押土等作業を連続遂行
した場合、該ブレード１０にかかる押土負荷が大
きくなると地面からの反力等によつて車輛１の前
部が浮き上がり、左右履帯６，７の前部が接地し
なくなつて牽引力の低下を招き、そのままの状態
では以後の作業が不可能となる。 そこでこの発明ではブレード１０を自動的に補
正動作させて履帯接地圧を均一に維持するための
履帯接地圧均一維持装置を上記車輛１に装備した
ことを特徴とする。 該履帯接地圧均一維持装置は、第２図に示す如
く左右履帯６，７のそれぞれの前部６Ａ，７Ａと
後部６Ｂ，７Ｂとの四点位置における接地圧反力
を検出するためのセンサ１５〜１８と、車輛傾斜
角を検出するためのセンサ１９とを有している。 接地圧反力を検出するためのセンサ１５〜１８
は、図示例の車輛１の場合、トラツクローラフレ
ーム３を介してスプロケツトシヤフトやイコライ
ザーバーの歪み量を接地圧反力として検出するよ
うになつている。 またハイスプロケツトタイプの車輛（履帯駆動
用のスプロケツトが上部に、その下方に前部アイ
ドラと後方のアイドラとを配した足廻り構成の車
輛）の場合は、トラツクローラフレームとピボツ
トシヤフトとの相対移動量や前後アイドラとピボ
ツトシヤフトとの相対移動量や前後アイドラの挙
動等から履帯接地圧を検出することが可能であ
る。 もつて、上記角センサ１５〜１８及び１９は、
車輛１の稼動時に於ける左右履帯６，７の前後部
の接地圧反力及び車体傾斜角をそれぞれ検出しつ
つ、その情報信号を自動制御手段２０に出力する
ようになつている。 該自動制御手段２０は各センサ１５〜１９から
の入力情報に基づいてリフト用油圧シリンダ１
１、チルト用油圧シリンダ１２のストローク（伸
縮量）を自動制御するためのもので、本実施例の
場合、制御部（以下、CPUとする）２０Ａとコ
ントローラ２０Ｂとからなつている。 このコントローラ２０Ｂは、CPU２０Ａから
の指令信号を入力することによつてリフト用油圧
シリンダ１１を制御する電磁制御弁Ｖ１およびチ
ルト用シリンダ１２を制御する電磁制御弁Ｖ２に
おけるそれぞれの両端に設けたソレノイドＳ，
S′のいずれかに制御信号（励磁信号）を選択的に
送るべく機能する。 即ちブレード１０が、押土作業時において、左
右履帯６，７の前部６Ａ，７Ａと後部６Ｂ，７Ｂ
との接地圧が不均衡になつた場合、それら前後部
の接地圧反力を個々に検出するセンサ１５〜１８
からの情報信号に基づいてCPU２０Ａが反力の
分布及びその差を演算処理し、その結果、予め設
定されているリフト用油圧シリンダ１１の伸縮量
を決定しその指令信号をコントローラ２０Ｂが入
力する。 この場合の指令信号は、リフト用油圧シリンダ
１１のみの制御用指令信号となる。 このようにして、コントローラ２０ＢはCPU
２０Ａからの指令信号をリフト用油圧シリンダ１
１の電磁制御弁Ｖ１に送つて、該電磁制御弁Ｖ１
を切換作動さえる。 もつて、リフト用油圧シリンダ１１の伸び量が
制御されることにより、ブレード１０は前面負荷
等に対処すべく上昇位置へ自動的に補正動作す
る。 その補正動作によつて、ブレード１０にかかる
負荷は除々に軽減され、前記接地圧センサ１５〜
１８のフイードバツクによつて四点の接地圧が均
一（乃至はその許容値）となるまでリフト用油圧
シリンダ１１を作動させる。 この場合、リフト用油圧シリンダ１１の昇降量
（即ち、リフト用油圧シリンダの伸縮量）を一定
単位値に設定しておき、フイードバツクしながら
段階的に補正してもよい。 このようにして左右履帯６，７の各部の接地圧
は均一化される。 前記接地圧センサの検出によつて四点の接地圧
が均一（乃至はその許容値）となつたと判定され
ると、リフト用油圧シリンダ１１は停止する。 なお、坂等の傾斜地においても基本的には上記
水平状態と同様であつて、重心の移動分だけ作業
機にかかる負荷を増減されるが、要するに検出さ
れた接地圧反力の不均一を解消するまでリフト用
油圧シリンダを作動させればよい。 次に、傾斜角センサ１９は車体の傾斜角を検出
するものであり、接地面が傾斜地か否かを判定し
その傾斜角を検出する。 そして、左側履帯６と右側履帯７の相互接地圧
が不均衡になつた場合は、上記傾斜角センサ１９
で車体傾斜角を検出してCPU２０Ａに入力する。 CPU２０Ａでは、上記入力信号を基に演算し
コントローラ２０Ｂから制御信号がチルト用油圧
シリンダ１２の電磁制御弁Ｖ２に送られる。 従つて、この場合、チルト用油圧シリンダ１２
が制御されることによりブレード１０はチルテイ
ング方向に自動的に補正動作し、それによつてブ
レードの負荷は除々に軽減され、前記接地圧セン
サでフイードバツクされた四点の接地圧反力が均
一になるまでチルト用油圧シリンダ１２を作動さ
せる。この場合、前述のリフト用油圧シリンダを
併せて作動するものであつてもよい。 これにより左右履帯６，７相互の接地圧の不均
衡は解消される。 なお、地盤の強弱がある場合においても、その
強弱は作業機の負荷の大小となつて現れるので特
に配慮する必要はない。 第３図には、この発明の履帯接地圧均一維持装
置をレザー均平装置と組み合わせた応用例を示
す。 この場合、土工式車輛の１例として示すブルド
ーザ１′は、リフト用油圧シリンダ１１及びチル
ト用油圧シリンダ１２で駆動するブレード１０を
有する公知構成からなつており、トラツクローラ
ーフレーム３に支承されたイコライザーバー及び
スプロケツトシヤフトにはそれぞれ歪み量を検出
するセンサ１５〜１８が左右履帯側に設けられて
おり、また中央には傾斜角センサ１９が設けられ
ている。 上記角センサ１５〜１９は自動制御手段２０に
接続されており、該自動制御手段２０はその制御
信号を上記リフト用油圧シリンダ１１またはチル
ト用油圧シリンダ１２の電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２に
出力するもので、上記構成は前記実施例と同様で
あるのでその図示及び説明は省略する。 次に、上記ブルドーザ１′においてブレード１
０は現場に接地された信号発生器１３からの外部
信号で均平作業位置が設定されるようになつてい
る。 このため、ブレード１０は上記発信器１３に対
応する一対の受信機１４を設けている。 そして、該受信機１４が発信器１３からの外部
信号を受信する位置が第３図に一点鎖線で示すブ
レード１０の適正作業位置となるのであつて、押
土作業時等のブレード１０がその位置で保持され
るようリフト用油圧シリンダ１１のストロークが
自動制御されるようになつている。 そのストローク制御は、受信器１４が受信した
外部信号を更に該受信機からリフト用油圧シリン
ダ１１の制御系（図示せず）に入力ことによつて
遂行される。 上記レザー均平装置ではブレードの高さを一定
レベルに制御するが、押土作業に際してブレード
に作用する負荷が漸増して履帯接地圧が不均衡に
なつた場合にも一定レベルのブレード位置を保持
しようとすると車輛前部が浮き上がる結果となる
ので、前記自動制御手段２０により各接地圧反力
及び車体傾斜角を基にしたブレード位置を演算
し、均平作業のためのブレードの高さを補正して
いる。 これにより、作業効率を高めながら均平作業を
行うことができる。 なお、上記外部信号としてはレザー光線が最も
好ましいが、その他の例えば音波、地磁気、或は
有線ケーブル利用による磁界等でもよく、いづれ
の場合も、押土作業時等のブレード１０を適正伊
佐業位置に制御設定するための基準信号として同
様の効能がある。 かくして、押土作業時等のブレード１０が、現
場における土工式車輛１の走行路面の起伏に関係
なく、上記外部信号に基づいた適正作業位置、所
謂、一定のレベル位置に自動的に保持されるた
め、押土等作業を円滑に効率よく遂行し、且つ均
平精度の向上や土工車輛の無人化運転等を図る点
で相応の成果は得られる。 このように本発明の履帯接地圧均一維持装置
は、単独で使用できるが、例えばレーザー均平装
置その他ブレード制御装置と併用して用いてもよ
い。 また、この発明では履帯式土工車輛であれば、
作業機はブレードのほか、バケツトやリツパ装置
等であつてもよい。

【発明の効果】

以上この発明によれば、履帯式接地圧の反力と
車体傾斜角をセンサで検出し、それに基づいた制
御信号が電磁制御弁を介して油圧シリンダの伸び
量が制御されることにより、履帯接地圧不均衡時
のブレード等作業機を自動的に補正動作させるこ
とができ、その補正動作によつて履帯各部の接地
圧を均一化することができる。 従つて、履帯式土工車輛の履帯接地圧が不均衡
になることに起因した土工作業上の弊害をすべて
解消できる。 また、作業時補正動作のためのマニユアル操作
を一切必要としないので、履帯式土工車輛の無人
化運転に大きく寄与する等、種々の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の履帯接地圧均一維持装置を
用いた履帯式土工車輛の実施例を示す側面図、第
２図はそのブロツク図、第３図はレーザー均平装
置と併せて用いた場合の応用例を示す側面図であ
る。 １は履帯式土工車輛を例示するブルドーザ、
６，７は左右履帯、１０は作業機の１例を示すブ
レード、１１はリフト用油圧シリンダ、１２はチ
ルト用油圧シリンダ、Ｖ１，Ｖ２は電磁制御弁、
１５〜１８は接地圧センサ、１９は傾斜角セン
サ、２０は自動制御手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブレード等の作業機を駆動するリフト用油圧
   シリンダまたはチルト用油圧シリンダを制御して
   作業機を自動制御する履帯式土工車輛の履帯接地
   圧均一維持装置において、 リフト用油圧シリンダまたはチルト用油圧シリ
   ンダをそれぞれ制御する電磁制御弁と、 履帯式土工車輛の左右の履帯の前部及び後部の
   四点位置における接地圧反力を各別に検出する接
   地圧センサと、 上記履帯式土工車輛の左右方向の車体傾斜角を
   検出する傾斜角センサと、 上記接地圧センサ及び傾斜角センサから入力さ
   れた検知信号を基に四点位置における各履帯接地
   圧を比較演算する制御部と、 該制御部からの信号を受けて前記電磁制御弁に
   制御信号を送り、その電磁制御弁の作動によりリ
   フト用シリンダおよびまたはチルト用シリンダを
   所定作動させるコントローラ とを設けてなることを特徴とする履帯接地圧均一
   維持装置。 ２ 接地圧センサが、履帯式土工車輛のトラツク
   ローラフレームを介してスプロケツトシヤフトと
   イコライザーバーの歪み量、あるいはトラツクロ
   ーラフレームとピボツトシヤフトの相対移動量と
   アイドラの挙動から履帯接地圧の反力を検出する
   センサからなつていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の履帯接地圧均一維持装置。 ３ 左右履帯の前後方向の接地圧不均衡時にリフ
   ト用油圧シリンダの電磁制御弁にコントローラか
   ら制御信号を送つてリスト用油圧シリンダを上下
   動させ、左右履帯相互の接地圧不均衡時にチルト
   用油圧シリンダの電磁制御弁にコントローラから
   制御信号を送りチルト用油圧シリンダをチルテイ
   ングさせて接地圧を均一に制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の履帯接地圧均一
   維持装置。