JPH0823153B2

JPH0823153B2 - ブルド−ザのブレ−ド姿勢制御方法

Info

Publication number: JPH0823153B2
Application number: JP24708386A
Authority: JP
Inventors: 敏夫伊吹
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPS63103132A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はブルドーザのブレードをシリンダによってチ
ルトおよびアングルさせるようにしたブルドーザのブレ
ード姿勢制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来ブルドーザのブレードをシリンダによってチルト
およびアングルさせるようにした機構は、第10図に示す
ように、ブレード１におけるセンタピンが配設されるブ
ラケット２と、Ｃフレーム３におけるジョイント４とを
連結してブレード１をＣフレーム３に対してセンタピン
及びジョイント４の２つの軸回りに回動自在に配設し、
このＣフレーム３とブレード１との間に２本のアングル
シリンダ5a,5bおよび１本のチルトシリンダ６を取り付
けて構成されている。

そして、ブレード１を左アングルまたは右アングルさ
せるときには、チルトシリンダ６の長さは固定した状態
で、左右のアングルシリンダ5a,5bの長さを変化させ、
またブレード１を左チルトまたは右チルトさせるときに
は、左右のアングルシリンダ5a,5bの長さは固定した状
態で、チルトシリンダ６の長さを変化させることによっ
て行なう。

なお、同図において、7,8はリフトシリンダ、９はピ
ッチングロッドである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来のブレードのチルトおよびアングル
の制御装置は、シリンダの数が多く、これに伴なって機
構も複雑となり、かつ作業機重量も増大するという問題
がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ブレード
をチルトおよびアングルさせるシリンダの数を２本に
し、機構の簡略化、作業機重量の軽減を図り、かつチル
ト動作またはアングル動作のみの動作を行なわせた際
に、ブレードが予定外の姿勢変化をしないように防止
し、あるいは予定外の姿勢変化を修正することができる
ブルドーザのブレード姿勢制御方法を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明によれば、ブレードをＣフレームに対してチル
ト及びアングル自在に連結し、このブレードとＣフレー
ムとの間に各シリンダの長さの組み合わせによって前記
ブレードのチルト角及びアングル角が一義的に定まる態
様で第１、第２のシリンダを配設し、制御目標とするチ
ルト角及びアングル角に基づいて前記第１、第２のシリ
ンダを複合制御するブルドーザのブレード姿勢制御方法
において、前記ブレードが制御される前のチルト角及び
アングル角を検出し、これらを初期値として記憶し、前
記ブレードのチルト角およびアングル角のうちいずれか
一方の目標角を変更する新たな目標角を指示し、前記目
標角の指示による前記第１、第２のシリンダの複合制御
中に、指示されなかった他方の角度を検出し、前記検出
した他方の角度と該他方の角度の前記初期値との偏差を
とり、前記偏差が許容範囲を越えると、前記第１、第２
のシリンダの制御を禁止し、前記ブレードの予定外の姿
勢変化を防止するようにしている。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第２図は本発明が適用されるブルドーザのブレード機
構の一実施例を示す斜視図である。同図において、ブレ
ード10は、Ｃフレーム11に対してチルト及びアングル自
在に連結されている。すなわち、ブレード10におけるセ
ンタピン12が配設されるブラケット13と、Ｃフレーム11
におけるセンタシャフト14とが連結され、ブレード10は
センタピン12の軸回り方向（アングル方向）およびセン
タシャフト14り軸回り（チルト方向）に回動し得るよう
になっている。

このブレード10とフレーム11との間には、ブレード10
をアングルおよびチルトさせるための２本のシリンダ15
および16が取り付けられている。このシリンダ15および
16は、図示のようにブレード10の取付部位に関して非対
称に取り付けられており、またシリンダ15および16は、
複合動作することにより、ブレード10をアングル動作お
よびチルト動作させることができる。

次に、上記シリンダ15,16の好ましい取付態様につい
て詳説する。

すなわち、左側シリンダ長と右側シリンダ長とによっ
て決定されるチルト角およびアングル角が第３図に示す
グラフの関係になるように２本のシリンダを取り付け
る。なお、同図において点Ｏはチルト角およびアングル
角がともに零のときの左右シリンダ長を示す。そして、
左右のシリンダ長の関係が矢印Ａ方向に進むと左チル
ト、矢印Ｂ方向に進むと右チルト、矢印Ｃ方向に進むと
左アングル、矢印Ｄ方向に進むと右アングルすることを
示す。

また、ブレード動作と左右シリンダの伸縮との関係
は、第１表に示すように左アングル、右アングル、左チ
ルト、右チルトの４つの動作別にシリンダストローク変
化が全く異なる。

第４図および第５図は、それぞれ第２図の平面図およ
び背面図で、左右のシリンダ15,16の好ましい取付態様
を示している。すなわち、かかる取付態様によれば、第
１表に示したように左アングル時には左シリンダ15は縮
退し、右シリンダ16は伸長し、右アングル時には左シリ
ンダ15は伸長し、右シリンダ16は縮退し、（第６図参
照）、また、左チルト時には左右のシリンダがともに伸
長し、右チルト時には左右のシリンダがともに縮退する
（第７図参照）。

次に、上記シリンダを制御する装置について説明す
る。

第１図は本発明によるブルドーザのブレード姿勢制御
装置の一実施例を示すブロック図である。

同図において、チルトレバー20およびアングルレバー
22はそれぞれブレード10のチルト角速度およびアングル
角速度を指令するものであり、チルト角速度信号発生器
24およびアングル角速度信号発生器26はそれぞれチルト
レバー20およびアングルレバー22のレバー操作量に応じ
たチルト角速度^rおよびアングル角速度^rを示すアナ
ログ信号をA/D変換器28に出力する。

チルト角センサ30およびアングル角センサ32は、それ
ぞれブレード10のチルト角およびアングル角を検出する
もので、例えば第２図に示すブレード10のセンタシャフ
ト14およびセンタピン12における回転角を検出するポテ
ンショメータから構成される。これらのチルト角センサ
30およびアングル角センサ32は、それぞれ検出したチル
ト角αおよびアングル角βを示すアナログ信号をA/D変
換器28に出力する。

A/D変換器は入力する４つのアナログ信号をそれぞれ
デジタル信号に変換して中央処理装置（CPU）34に出力
する。

CPU34は上記A/D変換器28に介して入力する４つのデー
タ（^r，^r，α，β）に基づいて、ブレード30が指示
されたチルト角あるいはアングル角となるように２本の
シリンダ15,16の各シリンダ制御値を算出する。なお、C
PU34の動作の詳細については後述する。

CPU34によって算出されたシリンダ制御値（各シリン
ダへの流量指令値）は、増幅器38,40を介して油圧バル
ブ42、44に加えられる。油圧バルブ42,44は油圧源（図
示せず）から圧油が加えられており、増幅器38,40を介
して入力する流量指令値に応じて所要の流量（供給方向
も含む）の作動油をシリンダ15,16に加える。

これにより、シリンダ15,16はそれぞれ所定のシリン
ダ長となり、ブレード10は指示されたチルト角あるいは
アングル角になるように制御される。

次に、CPU34の動作について第８図に示すフローチャ
ートを参照しながら詳説する。

第８図において、まずブレードの現在のチルト角αお
よびアングル角βを入力する（ステップ100）。次に、
チルトレバーおよびアングルレバーがともに中立か否か
を判別する（ステップ110）。なお、この判別は、チル
ト角速度指令^rおよびアングル角速度指令^rが０か否
かによって行なう。

そして、チルトレバーおよびアングルレバーが、とも
に中立の場合には、ステップ100で入力したチルト角α
およびアングル角βをそれぞれ初期値（α₀，β₀）とし
て記憶する（ステップ190）。

一方、チルトレバーおよびアングルレバーのうち少な
くともいずれか一方が操作されていると、ステップ120
に進み、ここで現在のシリンダ15,16の各シリンダ長L_L,
L_Rを計算する。

この計算に際し、本発明では前述したように、左右の
シリンダが、該左右のシリンダの長さの組み合わせとブ
レード姿勢（チルト角、アングル角）とが一対一に対応
するように設けられているため、逆にチルト角、アング
ル角から左右のシリンダ長を求めるようにしている。

すなわち、前述の第３図に示した左右シリンダ長とブ
レード姿勢との関係から、チルト角およびアングル角に
基づいて左右のシリンダ長を求めるための換算テーブル
を予めメモリ36（第１図）に準備し、チルト角およびア
ングル角によって決定される左右のシリンダ長をこの換
算テーブルから読み出すようにしている。

次に、チルト角速度指令^rおよびアングル角速度指
令^rを入力し（ステップ130）、目標チルト角α^rおよ
び目標アングル角β^rを次式から算出する（ステップ14
0）。

上式に示すように各目標角は、前回の各目標角にレバ
ーによって指示される角度増幅分を加算することにより
求めるようにしている。なお、Δｔはこのフローチャー
トに示す１サイクルの処理時間を示す。また、初回の目
標角を求める場合には、ステップ190で記憶した初期値
（α₀，β₀）を用いる。

上記したように求めた各目標角（α^r，β^r）から前述
のステップ120と同様にして目標シリンダ長（L_L ^r,L_R ^r）
を求める（ステップ150）。

続いて、目標シリンダ長（L_L ^r,L_R ^r）と現在のシリン
ダ長（L_L,L_R）との偏差Δl_L，Δl_Rを次式、から算出し（ステップ160）、この偏差Δl_L，Δl_Rを速
やかに零にするために必要な左右シリンダへの流量指令
値V_L,V_Rを次式、 V_L＝ＡΔl_L＋ＢΔ_L＋ＣΣΔl_L・Δｔ V_R＝ＡΔl_R＋ＢΔ_R＋ＣΣΔl_R・Δｔ ……（３）から求める（ステップ170）。なお、上式において、A,
B,Cは、比例、微分、積分補償要素の各係数である。

このようにして求めた流量指令値V_L,V_Rは、前述した
ようにCPU34から出力される（ステップ180）。

次にステップ200〜260は、シリンダに過負荷がかか
り、シリンダに圧油を供給する油圧回路がリリーフした
り、誤動作にて左右のシリンダが指示した通りに動かな
い場合の処理を示す。

すなわち、ブレードのチルト角のみを変化させる指令
を与えたときに、左右のシリンダが指示した通りに動か
ない場合には、アングル角は初期値から変化する。同様
に、ブレードのアングル角のみを変化させる指令を与え
たときに、左右のシリンダが指示通りに動かない場合に
は、チルト角は初期値から変化する。ステップ200〜260
は、本来角度変化が生じないはずの角度が変化する場合
には、ブレード制御を禁止し、ブレードの予定外の姿勢
変化を防止する。

ステップ200ではチルトレバーが操作されたかアング
ルレバーが操作されたかを判別する。チルトレバーが操
作された場合には、本来角度変化が生じないはずのアン
グル角βを入力し（ステップ210）、このアングル角β
がその初期値β₀から許容誤差±Δβ₀以内に入っている
か否かを判別する（ステップ220）。アングル角βが許
容誤差±Δβ₀以内にある場合には後述する流量カット
をリセットするステップ260を介してステップ100に戻
り、引き続きチルト制御が行なわれ、またアングル角β
が許容誤差±Δβ₀を越えた場合には流量カット指令を
出力し、左右シリンダにおける圧油の流出入を禁止する
（ステップ250）。

同様に、アングルレバーが操作された場合には、本来
角度変化が生じないはずのチルト角αを入力し（ステッ
プ230）、このチルト角αがその初期値α₀から許容誤差
±Δα₀以内に入っているか否かを判別する（ステップ2
40）。チルト角αが許容誤差±Δα₀以内にある場合に
はステップ260を介してステップ100に戻り、引き続きア
ングル制御が行なわれ、またチルト角が許容誤差±Δα
₀を越えた場合には流量カット指令を出力し、左右シリ
ンダにおける圧油の流出入を禁止する（ステップ25
0）。

なお、上記ブレードの動作が禁止されているときにレ
バーを中立にすると、ステップ190に進み、初期値が現
在のチルト角およびアングル角に書き換えられるため、
ステップ220またはステップ240では許容誤差以内である
と判定される。これによりステップ260で流量カット指
令がリセットされ、再び動作可動となる。

次に、ブレードが予定外の姿勢になって停止した場合
におけるその後の処理の一例について説明する。

この処理は、ブレード動作が禁止され、かつレバーが
中立になった場合に、ブレードの予定外の姿勢変化を修
正するものである。

第９図は上記処理を実行するためのフローチャートで
ある。なお、第８図に示した処理と同一処理（一点鎖線
囲んだ部分等）には同符号を付し、その説明は省略す
る。

同図において、まずＦを１とする（ステップ300）。
このＦはブレードの修正が不要“1"か必要“0"かを示す
フラグである。

ステップ110においてチルトレバーおよびアングルレ
バーがともに中立の場合には、ステップ305に進み、こ
こでＦ＝１か否かが判定される。Ｆ＝１の場合には、ブ
レードの修正が不要なので、現在のチルト角αおよびア
ングル角βを初期値（α₀，β₀）として記憶する（ステ
ップ190）。

いま、チルトレバーおよびアングルレバーのうちいず
れか一方を操作してブレード姿勢を変化させる場合につ
いて説明する。

この場合、ステップ180でレバー操作に対して左右シ
リンダへの流量指令値（V_L,V_R）が出力されたのち、ス
テップ200に進み、ここでチルトレバーが操作されたか
否かが判別される。そして、チルトレバーが操作されて
いる場合にはＴに１をセットし（ステップ310）、アン
グルレバーが操作されている場合にはＡに１をセットす
る。（ステップ315）。

ここで、ブレードが予定外の姿勢になり、ステップ25
0で流量カット指令が出力されてブレードが停止する
と、Ｆが０にセットされて（ステップ320）、ステップ1
00に戻る。

上記状態でレバーを中立にすると、ステップ305に進
む。ステップ305ではブレードの修正が必要（Ｆ＝０）
であるため、ステップ325に進み、ここでチルトレバー
が操作された（Ｔ＝１）か、アングルレバーが操作され
た（Ａ＝１）かの判定が行なわれる。そして、チルトレ
バーが操作された場合にはアングル角の初期値β₀を入
力し（ステップ330）、アングルレバーが操作された場
合にはチルト角の初期値α₀を入出力する（ステップ33
5）。

続いて、チルトレバーが操作された場合には、現在の
チルト角αとアングル角の初期値β₀に基づいて目標シ
リンダ長（L_L ^r,L_R ^r）を求め、アングルレバーが操作さ
れた場合には、現在のアングル角βとチルト角の初期値
α₀に基づいて目標シリンダ長（L_L ^r,L_R ^r）を求める（ス
テップ340）。一方、現在のチルト角αとアングル角β
に基づいて現在の左右シリンダ長（L_L,L_R）を求める
（ステップ345）。

次に、上記のようにして求めた目標シリンダ長（L_L ^r,
L_R ^r）と現在のシリンダ長（L_L,L_R）との偏差Δl_L，Δl_R
を求め（ステップ350）、これらの偏差の絶対値｜Δl
_L|,|Δl_R｜がともに０近傍の或る許容値ΔＬ以内か否か
の判別を行なう（ステップ355）。

絶対値｜Δl_L|,|Δl_R｜がともに許容値ΔＬ以内の場
合には、現在のシリンダ長が目標シリンダ長に達し、も
はやブレードの修正は不要と判定してステップ360に進
み、ここでＦに１をセットしてステップ100に戻る。

一方、絶対値｜Δl_L|,|Δl_R｜のうちいすれか一方が
許容値ΔＬを越えている場合には、ブレードの修正を行
なうべくステップ365に進み、ここで上記ステップ350で
求めた偏差Δl_L，Δl_Rに基づいて左右シリンダへの流量
指令値V_L,V_Rを計算する。なお、この流量指令値の計算
は、ステップ170と同様にして行なわれる。

そして、ステップ365では上記流量指令値V_L,V_Rを出力
し、ステップ100に戻る。なお、このときステップ250に
おける流量カット指令はリセットされていることはいう
までもない。

なお、ブレードの目標チルト角および目標アングル角
の与え方としては、本実施例に限らず、例えばダイヤル
等によって直接目標角および目標角を与えるようにして
もよい。また、実際のシリンダ長の計測もブレードのチ
ルト角およびアングル角から換算する本実施例に限ら
ず、シリンダ長を直接計測するようにしてもよい。

更に、本実施例ではステップ355において目標シリン
ダ長と現在のシリンダ長との偏差の大きさによってブレ
ード姿勢の修正が完了したか否かを判別するようにした
が、これに限らず、本来角度変化が生じないはずの角度
がその初期値に戻ったときにブレード姿勢の修正が完了
したと判定するようにしてもよい。

更にまた、目標シリンダ長と実際のシリンダ長と偏差
に基づいて左右シリンダへの流量指令値を求める方法に
限らず、現在のブレード姿勢から右チルト、左チルト、
右アングル、左アングルさせるために必要な左右シリン
ダの流量比を予めメモリテーブルに準備し、現在のブレ
ード姿勢と該ブレードのチルトまたはアングル動作指令
とに基づいて前記メモリテーブルから所望の流量比を読
み出し、この読み出した流量比となるように左右のシリ
ンダへの流量指令値を決定するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ブレードをチル
トおよびアングルさせるためのシリンダを２本にしたた
め、構造の簡略化を図ることができる。またチルト動作
またはアングル動作のみを行なうように上記二本のシリ
ンダを複合制御する際に、ブレードが予定外の姿勢変化
をする場合にこれを未然に防止し、また予定外の姿勢変
化をした場合には、これを修正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるブルドーザのブレード制御装置の
一実施例を示すブロック図、第２図は本発明に係るブル
ドーザのブレード機構の一実施例を示す斜視図、第３図
は左右シリンダ長の組み合わせとブレード姿勢との好ま
しい関係を示すグラフ、第４図および第５図はそれぞれ
第２図の平面図および背面図、第６図および第７図はそ
れぞれアングルおよびチルト時における左右シリンダの
伸縮関係を示す図、第８図および第９図は第１図に示す
CPUの本発明に係る処理手順を示すフローチャート、第1
0図は従来のブレード機構の一例を示す分解斜視図であ
る。 10……ブレード、11……Ｃフレーム、12……センタピ
ン、14……センタシャフト、15,16……シリンダ、20…
…チルトレバー、22……アングルレバー、30……チルト
角センサ、32……アングル角センサ、34……中央処理装
置（CPU）、36……メモリ、42,44……油圧バルブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレードをＣフレームに対してチルト及び
アングル自在に連結し、このブレードとＣフレームとの
間に各シリンダの長さの組み合わせによって前記ブレー
ドのチルト角及びアングル角が一義的に定まる態様で第
１、第２のシリンダを配設し、制御目標とするチルト角
及びアングル角に基づいて前記第１、第２のシリンダを
複合制御するブルドーザのブレード姿勢制御方法におい
て、前記ブレードが制御される前のチルト角及びアングル角
を検出し、これらを初期値として記憶し、前記ブレードのチルト角およびアングル角のうちいずれ
か一方の目標角を変更する新たな目標角を指示し、前記目標角の指示による前記第１、第２のシリンダの複
合制御中に、指示されなかった他方の角度を検出し、前記検出した他方の角度と該他方の角度の前記初期値と
の偏差をとり、前記偏差が許容範囲を越えると、前記第１、第２のシリ
ンダの制御を禁止し、前記ブレードの予定外の姿勢変化
を防止するようにしたことを特徴とするブルドーザのブ
レード姿勢制御方法。
【請求項２】前記第１、第２のシリンダの制御を禁止し
た後、前記ブレードのチルト角およびアングル角の目標
角を変更する指示が停止すると、前記一方の角度の現在
の角度および他方の角度の前記記憶した初期値をそれぞ
れ制御目標角として前記第１、第２のシリンダを更に複
合制御し、前記ブレードの予定外の姿勢変化を修正する
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載のブルドーザのブレード姿勢制御方法。