JPH0790879A - モータグレーダの自動ブレード昇降制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 後輪スリップによる路面ほりおこしを防止す
る。 【構成】 路面に設置した高さ基準部材１３と車体１側
に設けた高さ検出部材１４によりブレード９の高さを目
標仕上げ高さに見合う位置に自動的に上下動するモータ
グレーダにおいて、前輪回転数と後輪回転数の差により
後輪スリップを検出し、その検出信号によってブレード
９を持ち上げて後輪１２がスリップしないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、整地仕上機械であるモ
ータグレーダのブレードを自動的に昇降して一定高さと
する自動ブレード昇降制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータグレーダとしては例えば図１に示
すものが知られている。すなわち、車体１の前端部にド
ローバ２を揺動自在に支承し、このドローバ２と車体１
とに亘って左右昇降シリンダ３，４及び横送りシリンダ
５を連結し、このドローバ２に旋回サークル６を旋回油
圧モータ７で旋回自在に設け、この旋回サークル６のブ
ラケット８にブレード９をシフトシリンダ１０で左右移
動自在に設けてあると共に、前輪１１を図示しないリー
ニングシリンダで左右に傾倒（リーニング）できるよう
にし、車体１の後端部に後輪１２を設け、この後輪１２
を駆動するようにしてある。前述の複数のシリンダ、旋
回油圧モータを動作制御するには油圧ポンプの吐出圧油
を方向制御弁によって各シリンダ、旋回用油圧モータに
それぞれ供給するようにしてある。なお、モータグレー
ダとしては車体前端部にスカリファイヤをスカリファイ
ヤ用シリンダで上下動自在に設けたものや、車体をステ
アリングシリンダで折曲可能としたものが知られてい
る。

【０００３】前述のモータグレーダは、コンクリート舗
装前の路盤を仕上整形する事に多く用いられている。舗
装前の路盤仕上要求精度は一般的に±１０ｍｍの絶対高
さに仕上げる事が要求されており、オペレータがモータ
グレーダの平滑化しやすい機械の特性を利用してオペレ
ータが方向制御弁を制御して左右昇降シリンダ３，４を
伸縮させることでブレード９を上下動して路盤を要求さ
れる仕上精度に仕上整形しているが、この操作は大変困
難でむずかしく１０年以上の熟練したオペレータでなけ
ればできないといわれている。

【０００４】このことを解消するために自動的にブレー
ド高さを制御して一定高さとする自動ブレード昇降制御
装置が種々提案されている。この自動ブレード昇降制御
装置としては、路盤に設置した水糸、投光器、超音波発
信器等の高さ基準部材と、車体側に設けたレバー、受光
器、超音波受信器等の高さ検出部材と、この高さ検出部
材の検出によって方向制御弁を自動的に切換える切換手
段等より成り、ブレードの高さを車両の高さ、位置、傾
き、挙動等にかかわらず、常に一定に保つようにしたも
のが知られ、従来のオペレータによる操作の困難さを解
消する非常に有用な装置である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる自動ブレード昇
降制御装置は高さ基準部材と高さ検出部材との高さの
差、つまり目標仕上り高さと現状路面の高さの差に基づ
いてブレードを自動的に上下動するものであるから、目
標仕上り高さと現状路面の高さの差が大きいとブレード
による掘削負荷が大となってモータグレーダの作業負荷
が大きくなるために後輪でほりおこしてしまう。つま
り、仕上路面はほりおこされてしまったあと、ほぐれた
軟らかい土を穴に埋め戻せばよいというものではなく、
仕上られた路面はモータグレーダと一緒に作業している
ローラーによって締め固められているので掘られた路面
に路盤材を平らに埋め戻してもローラーで締め固めると
転圧によりへこみができて平らにするのは容易でない。

【０００６】このためオペレータは目標仕上り高さと現
状路面の高さの違いが大きい時は車両をスリップさせな
いように常に気を使っており車両がスリップしかかると
車両を停止させ、目標仕上り高さを再設定し仮目標を与
えなおして作業を再開させるがその仮目標も適切でない
とやはり車両がスリップをおこし作業のやり直しがしば
しば行なわれ、能率が悪いと同時に常に神経をとがらせ
ていなければならなかった。

【０００７】なお、車両のスリップを検出してブレード
の押付力を制御する装置が提案されているが、このブレ
ードの押付力制御装置は車両がスリップした時に昇降シ
リンダの圧力を低くしてブレードの押付力を弱くするも
のであり、この装置は除雪作業時には有効であるが、路
面仕上整形作業には適用できない。

【０００８】つまり、前述ブレードの押付力制御装置は
ブレード硬い舗装路面に押しつけて除雪作業する時に、
そのブレードの押付力を制御することで車両がスリップ
しないようにするものであって、硬い舗装路面が除雪作
業の作業基準面となっておりブレードの押付力をかえて
も作業基準面に対するブレードの位置はかわらない。即
ちスリップ制御がきいてもブレードの作業基準面に対す
る高さは不変である。

【０００９】これに対して掘削による仕上整形時はブレ
ードに加わる力は上側に向うとは限らず、負荷の形状、
大きさ、前にかかえている土砂の量等によりブレード反
力は上向きにも下向きにも水平方向にもなりブレード押
付力・引上力を検知する方法（圧力センサー方式）では
除雪作業等にしか使えない。

【００１０】そこで本発明は路面の仕上整形作業時に過
負荷がかかり後輪がスリップをはじめた時スリップをお
さえるために自動的にブレードを上昇させ、過負荷を防
止しあわせて路面のあらしを防止することができるよう
にしたモータグレーダの自動ブレード昇降制御装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】車体１に前輪１１と後輪
１２を設け、その車体１にブレード９を左右昇降シリン
ダ３，４で上下動自在に設けたモータグレーダにおい
て、路面側に設置した高さ基準部材１３と、車体１側に
設けた高さ検出部材１４と、その高さ基準部材１３によ
る目標仕上げ高さと高さ検出部材１４で検出した現状路
面の高さの差を演算し、かつその差により左右昇降シリ
ンダ３，４を伸縮してブレード９を目標仕上げ高さに見
合う高さとするコントローラ１５と、前輪回転数センサ
１９と、後輪回転数センサ２０と、前輪回転数と後輪回
転数との差により後輪スリップを検出する手段と、その
検出信号に基づいて左右昇降シリンダ３，４を伸縮して
ブレード９を持ち上げる手段を設けたモータグレーダの
自動ブレード昇降制御装置。

【００１２】

【作 用】後輪１２がスリップした時にブレード９を
自動的に上げて後輪１２のスリップを防止するので、仕
上整形した路面を後輪によりほりおこすことがなく、路
面仕上整形後にローラーによって均一に転圧できる。

【００１３】

【実 施 例】図１に示すように路面Ａには高さ基準部
材１３、例えば超音波発信器が設置され、車体１側、例
えばブラケット８には高さ検出部材１４、例えば超音波
受信器が設けてあり、その受信信号はコントローラ１５
に入力されて目標仕上げ高さと現状路面高さとの差を演
算する。前記車体１には車体１の前後方向の傾斜角度を
検出する車体傾斜角センサ１６が設けられ、前記旋回サ
ークル６にはブレード９の左右方向の傾斜角度を検出す
るブレード傾斜角センサ１７が設けられ、前記旋回用油
圧モータ７にはブレード９の走行方向と直交する方向の
角度を検出するブレード推進角センサ１８が設けられ、
前輪１１には前輪回転数センサ１９、後輪１２には後輪
回転数センサ２０がそれぞれ設けられ、これら各センサ
の検出信号は前記コントローラ１５に入力される。

【００１４】図３はコントロール回路図であり、前記コ
ントローラ１５には操作レバー２１よりブレード左上げ
下げ信号、ブレード右上げ下げ信号、ドローバー左右横
送り信号、旋回信号、ブレード左右移動信号が入力され
ると共に、自動釦２２より自動制御信号、ブレード傾斜
角設定器２３よりブレード傾斜角信号が入力され、その
コントローラ１５は入力された信号に基づいて油圧ポン
プ２４の吐出圧油を各シリンダ、旋回油圧モータに供給
する方向制御弁、例えば比例電磁弁３０のソレノイドに
電気信号を出力する。

【００１５】前記比例電磁弁３０は左昇降シリンダ３に
圧油を供給する第１比例電磁弁３０−１、右昇降シリン
ダ４に圧油を供給する第２比例電磁弁３０−２、横送り
シリンダ５に圧油を供給する第３比例電磁弁３０−３、
シフトシリンダ１０に圧油を供給する第４比例電磁弁３
０−４，旋回油圧モータ７に圧油を供給する第５比例電
磁弁３０−５を備え、第１〜第５比例電磁弁３０−１〜
３０−５にコントローーラ１５より通電信号を送って切
換えることで油圧ポンプ２４の吐出圧油を各シリンダ、
旋回油圧モータ７に供給する。なお、前記第１〜第５比
例電磁弁３０−１〜３０−５は通電量に比例したストロ
ークだけ切換えられて開口面積（供給流量）が通電量に
比例するようにしてある。

【００１６】次に作動を説明する。操作レバー２１を操
作して各種信号をコントローラ１５に入力するとその入
力信号に基づいた電磁比例弁３０のソレノイドに通電し
て各シリンダ、旋回用油圧モータ７を作動する。この操
作レバー２１は左右リフト用、横送り用、ブレード左右
移動用、旋回用のそれぞれのレバーより成る。

【００１７】自動釦２２より自動制御信号を入力すると
共に、ブレード傾斜角設定器２３よりブレード傾斜角度
をコントローラ１５に入力すると、コントローラ１５は
第１・第２電磁比例弁３０−１，３０−２のソレノイド
に通電して左右昇降シリンダ３，４を伸縮し、それによ
りブレード９を昇降してブレード９の目標仕上げ高さに
対応した高さとし、これと同時にブレード傾斜角を設定
ブレード傾斜角度とする。

【００１８】この状態で後輪１２を駆動して車体を走行
することでブレード９により路面Ａを掘削して仕上整形
する。この時、目標仕上げ高さと現状路面の高さの差が
大きくブレート９の掘削抵抗が大となってモータグレー
ダの作業負荷か大となると後輪１２がスリップする。後
輪１２がスリップすると前輪回転数センサ１９で検出し
た前輪回転数が後輪回転数センサ２０で検出した後輪回
転数よりも小さくなるので、それによりコントローラ１
５は後輪１２がスリップしていると判断する。

【００１９】つまり、モータグレーダはホィールローダ
等と異なり前輪１１は被動輪であり車速を正確に知る事
ができるが後輪１２は駆動輪でありスリップ時は後輪１
２が回転していても車速があるとはいえない。この性質
をいかし前輪１１と後輪１２の回転数を比較することに
よって後輪１２でスリップしているかどうかを直接知る
ことができる。

【００２０】コントローラ１５が後輪スリップと判断し
たら、第１・第２比例電磁弁３０−１，３０−２のソレ
ノイドに通電して左右昇降シリンダ３，４を縮めてブレ
ード９を上方に移動する。これにより、ブレード９の掘
削抵抗が小となってモータグレーダの作業負荷が小とな
るので後輪１２がスリップしなくなり、コントローラ１
５が後輪スリップしないと判断したら第１・第２比例電
磁弁３０−１，３０−２のソレノイドへの通電を中止し
てブレード９を停止させる。

【００２１】また、路面Ａの状況等によってブレード９
の高さ、つまり現状路面の高さが目標仕上げ高さと異な
る場合には高さ検出部材１４の受信信号によりコントロ
ーラ１５がブレード９が高い，低いと判断し、それによ
り第１・第２比例電磁弁３０−１，３０−２のソレノイ
ドに通電して左右昇降シリンダ３，４を伸縮してブレー
ド９を上下動させ、高さ検出部材１４の受信信号により
現状路面の高さが目標仕上げ高さに一致したら第１・第
２比例電磁弁３０−１，３０−２のソレノイドへの通電
を停止してブレード９をその高さに保持する。

【００２２】前記車体傾斜角センサ１６よりの車体傾斜
角度とブレード推進角センサ１８よりのブレード推進角
度はコントローラ１５に入力されて前記ブレード９の傾
斜角制御を補正する。つまり、車体１が前後に傾斜角度
や、ブレード９の推進角度によってブレード９の左右方
向の傾斜角度が異なるので、それらの検出角度に基づい
て補正してブレード９を設定した傾斜角度とする。

【００２３】以上の様にして路面仕上整形した後にロー
ラーによって転圧し、再びモータグレーダにより路面仕
上整形してローラーによって転圧する。この作業を複数
回繰り返して路面を所定高さに仕上整形する。

【００２４】なお、コントローラ１５は前輪回転数と後
輪回転数の差により後輪のスリップ率を演算し、その演
算したスリップ率に応じて設定した目標仕上げ高さとな
るようにブレード９を上昇させても良いし、スリップ率
の減少によって元の目標仕上げ高さに自動的に復帰させ
るようにしても良い。

【００２５】またスリップ率がある値をこえた時シリン
ダを停止あるいは車速を減速又は警告を与えるためのア
クチュエータを備え、それぞれの機能を同時に発生させ
ることも可能である。

【００２６】別な実施例ではグレーダのブレード以外の
スカリファイヤ、リッパー等の作業時のスリップの防止
として使える。スカリファイヤ、リッパー等は地中にう
めこまれた石等のほりおこしに使われるが作業機の形状
よりほりおこし時リッパー等は石等をほりおこそうとす
ると爪が勝手にくいこんでいこうとし負荷過大でスリッ
プをおこすばかりか車両やリッパ等の破損、短寿命化と
なる。また、リッパーやスカリファイヤの深さをリンク
の回転角を知るポテンショメーター等で信号をコントロ
ーラに入力し同時な制御によりスリップを防止する事が
不能である。

【００２７】

【発明の効果】後輪１２がスリップした時にブレード９
を自動的に上げて後輪１２のスリップを防止するので、
仕上整形した路面を後輪によりほりおこすことがなく、
路面仕上整形後にローラーによって均一に転圧できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すモータグレーダの正面図
である。

【図２】従来例による不具合説明図である。

【図３】本発明のコントロール回路図である。

【符号の説明】

１…車体、３…左昇降シリンダ、４…右昇降シリンダ、
９…ブレード、１１…前輪、１２…後輪、１３…高さ基
準部材、１４…高さ検出部材、１５…コントローラ、１
９…前輪回転センサ、２０…後輪回転センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体１に前輪１１と後輪１２を設け、そ
   の車体１にブレード９を左右昇降シリンダ３，４で上下
   動自在に設けたモータグレーダにおいて、 路面側に設置した高さ基準部材１３と、車体１側に設け
   た高さ検出部材１４と、その高さ基準部材１３による目
   標仕上げ高さと高さ検出部材１４で検出した現状路面の
   高さの差を演算し、かつその差により左右昇降シリンダ
   ３，４を伸縮してブレード９を目標仕上げ高さに見合う
   高さとするコントローラ１５と、前輪回転数センサ１９
   と、後輪回転数センサ２０と、前輪回転数と後輪回転数
   との差により後輪スリップを検出する手段と、その検出
   信号に基づいて左右昇降シリンダ３，４を伸縮してブレ
   ード９を持ち上げる手段を設けたことを特徴とするモー
   タグレーダの自動ブレード昇降制御装置。