(57)【要約】  ブレード制御システムは、ブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたか否かを判定する判定部と、ブレードに掛かる負荷が前記第１閾値を超えたと前記判定部によって判定された場合に、前記チルトシリンダに作動油を供給することによって、前記ブレードの右チルト動作及び左チルト動作を実行するチルト制御部と、を備える。
2013051377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に対して上下揺動可能に取り付けられるリフトフレームと、
前記リフトフレームの先端に取り付けられるブレードと、
前記リフトフレームと前記ブレードとに連結され、前記ブレードを左右にチルト動作させるチルトシリンダと、
前記ブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記ブレードに掛かる負荷が前記第１閾値を超えたと前記判定部によって判定された場合に、前記チルトシリンダに作動油を供給することによって、前記ブレードの右チルト動作及び左チルト動作を実行するチルト制御部と、
を備えるブレード制御システム。
【請求項２】
前記負荷が大きいほど前記右チルト動作および前記左チルト動作を実行する合計時間を長く設定するチルト動作時間設定部を備え、
前記チルト制御部は、前記チルト動作時間設定部によって設定された前記実行時間に応じて、前記右チルト動作および前記左チルト動作を実行する、
請求項１に記載のブレード制御システム。
【請求項３】
前記チルトシリンダに作動油を供給する比例制御弁と、
前記負荷に基づいて前記比例制御弁の開口度を設定する開口度設定部と、
を備え、
前記開口度設定部は、前記負荷が大きいほど前記開口度を大きく設定し、
前記チルト制御部は、前記開口度設定部によって設定された前記開口度に応じて前記比例制御弁を制御する、
請求項１又は２に記載のブレード制御システム。
【請求項４】
前記車体の理論車速を取得する理論車速取得部と、
前記車体の実車速を取得する実車速取得部と、
前記リフトフレームを上下に揺動させるリフトシリンダと、
前記実車速の前記理論車速に対する比が第２閾値よりも小さい場合に、前記リフトシリンダに作動油を供給することによって、前記ブレードを上昇させるリフト制御部と、
を備える、
請求項１乃至３のいずれかに記載のブレード制御システム。
【請求項５】
前記車体のヨー角に基づいて、前記車体の旋回方向を検出する旋回方向検出部を備え、
前記チルト制御部は、前記旋回方向検出部によって左旋回中であることが検出された場合には右チルト動作から開始し、前記旋回方向検出部によって右旋回中であることが検出された場合には左チルト動作から開始する、
請求項１乃至４のいずれかに記載のブレード制御システム。
【請求項６】
車体と、
請求項１乃至５のいずれかに係るブレード制御システムと、
を備える建設機械。
【請求項７】
前記車体に取り付けられる一対の履帯を含む走行装置
を備える請求項６に記載の建設機械。
【請求項８】
車体に対して上下揺動可能に取り付けられるリフトフレームの先端に取り付けられるブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたか否かを判定し、前記ブレードに掛かる負荷が前記第１閾値を超えたと判定された場合に、前記ブレードを左右交互にチルト動作させるブレード制御方法。
【請求項９】
前記負荷が大きいほど、右チルト動作および左チルト動作それぞれのチルト幅を大きくする、
請求項８に記載のブレード制御方法。
【請求項１０】
前記負荷が大きいほど、右チルト動作および左チルト動作それぞれのチルト速度を大きくする、
請求項８又は９に記載のブレード制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレード制御システム、建設機械、およびブレード制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブルドーザやモータグレーダなどの建設機械において、効率の良い掘削作業を行うことを目的として、ブレードの上下位置を自動調整することによってブレードに掛かる負荷（以下、「ブレード負荷」という）を目標値に保持させる掘削制御が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０６２３９号公報
【発明の概要】
【０００４】
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、特許文献１の手法で掘削すると、ブレード負荷が目標値を上回るたびにブレードが上昇することによって、側面視において掘削面が波上にうねった形状になってしまうため、掘削面を平滑化することが困難である。
【０００５】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、掘削面のうねりを抑制可能とするブレード制御システム、建設機械、およびブレード制御方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
第１の態様に係るブレード制御システムは、車体に対して上下揺動可能に取り付けられるリフトフレームと、リフトフレームの先端に取り付けられるブレードと、リフトフレームとブレードとに連結され、ブレードを左右にチルト動作させるチルトシリンダと、ブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたか否かを判定する判定部と、ブレードに掛かる負荷が前記第１閾値を超えたと前記判定部によって判定された場合に、前記チルトシリンダに作動油を供給することによって、前記ブレードの右チルト動作及び左チルト動作を実行するチルト制御部と、を備える。ここで、右チルト動作とは、運転席から見た場合にブレードの右下端を左下端よりも下方に降下させる動作であり、左チルト動作とは、運転席から見た場合にブレードの左下端を右下端よりも下方に降下させる動作である。
【０００６】
第１の態様に係るブレード制御システムによれば、右チルト動作時にはブレードの右下端が左下端よりも下方に降下されることにより車体右側が瞬間的に持ち上げられ、左チルト動作時にはブレードの左下端が右下端よりも下方に降下されることにより車体左側が瞬間的に持ち上げられる。そのため、左右均等に若干量ずつブレード負荷を減少させることができるので、左右均等にブレード負荷が減少される。従って、ブレードのリフト制御によってブレード負荷を調整する場合に比べて、掘削面のうねりを抑制することができる。
【０００７】
第２の態様に係るブレード制御システムは、第１の態様に係り、負荷が大きいほど右チルト動作および左チルト動作の実行時間を長く設定するチルト動作時間設定部を備え、チルト制御部は、チルト動作時間設定部によって設定された実行時間に応じて、右チルト動作および左チルト動作を実行する。
【０００８】
第２の態様に係るブレード制御システムによれば、ブレード負荷が大きいときほど長時間にわたって右チルト動作および左チルト動作が実行されるので、ブレード負荷を効率的に低減させることができる。
【０００９】
第３の態様に係るブレード制御システムは、チルトシリンダに作動油を供給する比例制御弁と、負荷に基づいて比例制御弁の開口度を設定する開口度設定部と、を備え、開口度設定部は、負荷が大きいほど開口度を大きく設定し、チルト制御部は、開口度設定部によって設定された開口度に応じて比例制御弁を制御する。
【００１０】
第３の態様に係るブレード制御システムによれば、ブレード負荷が大きいときほど、右チルト動作および左チルト動作それぞれの速度を速くすることができるので、ブレード負荷を効率的に低減させることができる。
【００１１】
第４の態様に係るブレード制御システムは、第１乃至第３のいずれかの態様に係り、車体の理論車速を取得する理論車速取得部と、車体の実車速を取得する実車速取得部と、リフトフレームを上下に揺動させるリフトシリンダと、実車速の理論車速に対する比が第２閾値よりも小さい場合に、リフトシリンダに作動油を供給することによって、ブレードを上昇させるリフト制御部と、を備える。
【００１２】
第４の態様に係るブレード制御システムによれば、路面状況の変化などによって突発的に過度のシュースリップが生じた場合などには、左右のチルト動作に加えてブレードを上昇させることによって、迅速にシュースリップを抑制することができる。
【００１３】
第５の態様に係るブレード制御システムは、第１乃至第４のいずれかの態様に係り、車体のヨー角に基づいて、車体の旋回方向を検出する旋回方向検出部を備え、チルト制御部は、旋回方向検出部によって左旋回中であることが検出された場合には右チルト動作から開始し、旋回方向検出部によって右旋回中であることが検出された場合には左チルト動作から開始する。
【００１４】
第５の態様に係るブレード制御システムによれば、チルト動作開始時に車体の進行方向からのずれを補正することができる。
【００１５】
第６の態様に係る建設機械は、車体と、第１乃至第５のいずれかの態様に係るブレード制御システムと、を備える。
【００１６】
第７の態様に係る建設機械は、第６の態様に係り、車体に取り付けられる一対の履帯を含む走行装置を備える。
【００１７】
第８の態様に係るブレード制御方法は、車体に対して上下揺動可能に取り付けられるリフトフレームの先端に取り付けられるブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたか否かを判定し、ブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたと判定された場合に、ブレードを左右交互にチルト動作させる。
【００１８】
第９の態様に係るブレード制御方法は、第８の態様に係り、負荷が大きいほど、右チルト動作および左チルト動作それぞれのチルト幅を大きくする。
【００１９】
第１０の態様に係るブレード制御方法は、第８又は第９の態様に係り、負荷が大きいほど、右チルト動作および左チルト動作それぞれのチルト速度を大きくする。
（発明の効果）
本発明によれば、掘削面のうねりを抑制可能とするブレード制御システム、建設機械、およびブレード制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ブルドーザの全体構成を示す側面図
【図２】ブレード制御システムの構成を示すブロック図
【図３】ブレードコントローラの機能を示すブロック図
【図４】ブレード負荷Ｆとチルト指令値との関係を示すマップ
【図５】チルト指令値のゲインの時間推移を設定するためのマップ
【図６】グリップ率ΔＳとリフト指令値との関係を示すマップ
【図７】ブレードコントローラの動作を説明するためのフロー図
【図８】リフト制御で掘削した場合における掘削面の高さ変位を示すグラフ
【図９】チルト制御およびリフト制御の組み合わせで掘削した場合における掘削面の高さ変位を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２２】
以下、「建設機械」の一例であるブルドーザについて、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、「上」「下」「前」「後」「左」「右」とは、運転席に着座したオペレータを基準とする用語である。
【００２３】
《ブルドーザ１００の全体構成》
図１は、実施形態に係るブルドーザ１００の全体構成を示す側面図である。
【００２４】
ブルドーザ１００は、車体１０と、走行装置２０と、リフトフレーム３０と、ブレード４０と、リフトシリンダ５０と、アングルシリンダ６０と、チルトシリンダ７０と、ＧＰＳレシーバ８０と、一対のスプロケット９０と、駆動トルクセンサ９５と、を備える。また、ブルドーザ１００は、ブレード制御システム２００を搭載している。ブレード制御システム２００の構成および動作については後述する。
【００２５】
車体１０は、運転室１１とエンジン室１２とを有する。運転室１１には、図示しないシートや各種操作装置が内装される。エンジン室１２は、運転室１１の前方に配置され、図示しないエンジンを収容する。
【００２６】
走行装置２０は、一対の履帯（図１において、左側の履帯のみ図示）によって構成され、車体１０の下部に取り付けられている。走行装置２０は、一対のスプロケット９０によって回転される。
【００２７】
リフトフレーム３０は、車幅方向において走行装置２０の内側に配置される。リフトフレーム３０は、車幅方向に平行なリフト軸Ｘを中心として、車体１０に対して上下揺動可能に取り付けられる。リフトフレーム３０は、球関節部３１と、ピッチ支持リンク３２と、支柱部３３とを介してブレード４０を支持している。
【００２８】
ブレード４０は、車体１０の前方に配置される。ブレード４０は、球関節部３１に連結される自在継手４１と、ピッチ支持リンク３２に連結されるピッチング継手４２とを介して、リフトフレーム３０の先端に支持される。ブレード４０は、リフトフレーム３０の上下揺動に伴って上下に移動する。ブレード４０の下端部には、掘削時や整地時に地面に挿入される刃先４０Ｐが形成されている。
【００２９】
リフトシリンダ５０は、車体１０とリフトフレーム３０とに連結される。リフトシリンダ５０が伸縮することによって、リフトフレーム３０はリフト軸Ｘを中心として上下揺動される。
【００３０】
アングルシリンダ６０は、リフトフレーム３０とブレード４０とに連結される。アングルシリンダ６０が伸縮することによって、ブレード４０は自在継手４１およびピッチング継手４２それぞれの回動中心を通るアングル軸Ｙを中心として揺動される。
【００３１】
チルトシリンダ７０は、リフトフレーム３０の支柱部３３とブレード４０の右上端部とに連結される。チルトシリンダ７０が伸縮することによって、ブレード４０は、リフト軸Ｘおよびアングル軸Ｙそれぞれに直交するチルト軸Ｚを中心として揺動される。本実施形態では、ブレード４０がチルト軸Ｚを中心として揺動する動作を“チルト動作”という。チルト動作は、右チルト動作と左チルト動作とを含んでいる。右チルト動作とは、運転席から見た場合にブレード４０の右下端を左下端よりも下方に降下させる動作であり、左チルト動作とは、運転席から見た場合にブレードの左下端を右下端よりも下方に降下させる動作である。
【００３２】
ＧＰＳレシーバ８０は、車体１０上に配置される。ＧＰＳレシーバ８０は、ＧＰＳ（Global Positioning System；全地球測位システム）用のアンテナである。ＧＰＳレシーバ８０は、自機のグローバル位置を示すＧＰＳデータを受信する。ＧＰＳレシーバ８０は、受信したＧＰＳデータを後述するブレードコントローラ２１０（図２参照）に送信する。
【００３３】
一対のスプロケット９０は、図示しないエンジンによって駆動される。一対のスプロケット９０によって走行装置２０が回転される。
【００３４】
駆動トルクセンサ９５は、一対のスプロケット９０の駆動トルクを示す駆動トルクデータを取得する。駆動トルクセンサ９５は、駆動トルクデータをブレードコントローラ２１０に送信する。
【００３５】
《ブレード制御システム２００の構成》
図２は、実施形態に係るブレード制御システム２００の構成を示すブロック図である。
【００３６】
ブレード制御システム２００は、ブレードコントローラ２１０、回転数センサ２２０、旋回方向検出部２３０、比例制御弁２４０および油圧ポンプ２５０を備える。
【００３７】
回転数センサ２２０は、一対のスプロケット９０の回転数を示す回転数を検出する。回転数センサ２２０は、一対のスプロケット９０の回転数を示す回転数データをブレードコントローラ２１０に送信する。
【００３８】
旋回方向検出部２３０は、ジャイロセンサによって検出される車体１０のヨー角に基づいて、車体１０の旋回方向を検出する。車体１０のヨー角とは、例えばハンドルなどの方向操作具によって設定される進行方向からの左右方向におけるズレ角である。旋回方向検出部２３０は、検出した旋回方向をブレードコントローラ２１０に送信する。
【００３９】
ブレードコントローラ２１０は、回転数センサ２２０から受信する回転数データと、旋回方向検出部２３０から受信する旋回方向と、ＧＰＳレシーバ８０から受信するＧＰＳデータと、駆動トルクセンサ９５から受信する駆動トルクデータとに基づいて、比例制御弁２４０に指令値を出力する。ブレードコントローラ２１０の機能及び動作については後述する。
【００４０】
比例制御弁２４０は、リフトシリンダ５０及びチルトシリンダ７０と油圧ポンプ２５０との間に配置される。比例制御弁２４０の開口度は、ブレードコントローラ２１０から出力される指令値によって制御される。
【００４１】
油圧ポンプ２５０は、エンジンと連動しており、比例制御弁２４０を介してリフトシリンダ５０及びチルトシリンダ７０に作動油を供給する。
【００４２】
《ブレードコントローラ２１０の機能》
図３は、ブレードコントローラ２１０の機能を示すブロック図である。
【００４３】
図３に示すように、ブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷取得部２１１と、理論車速取得部２１２と、実車速取得部２１３と、グリップ率取得部２１４と、判定部２１５と、記憶部２１６と、チルト指令値設定部２１７と、チルト動作時間設定部２１８と、チルト制御部２１９ａと、リフト制御部２１９ｂと、を備える。
【００４４】
ブレード負荷取得部２１１は、駆動トルクセンサ９５から受信する駆動トルクデータに基づいて、ブレード４０に掛かる負荷（以下、「ブレード負荷Ｆ」という。）を算出する。ブレード負荷は、“掘削抵抗”或いは“牽引力”と言い換えることができる。
【００４５】
理論車速取得部２１２は、回転数センサ２２０から受信する回転数データに基づいて、理論車速Ｓｔを算出する。理論車速Ｓｔとは、ブルドーザ１００の車速の推測値である。
【００４６】
実車速取得部２１３は、ＧＰＳレシーバ８０から取得するＧＰＳデータに基づいて、ブルドーザ１００の実車速Ｓｒを算出する。実車速Ｓｒとは、ブルドーザ１００の車速の実測値である。
【００４７】
グリップ率取得部２１４は、実車速Ｓｒを理論車速Ｓｔで割ることによってグリップ率ΔＳ（％）を算出する。すなわち、グリップ率ΔＳは、実車速Ｓｒの理論車速Ｓｔに対する比であり、ΔＳ＝Ｓｒ／Ｓｔが成立する。このグリップ率ΔＳは、走行装置２０が地面に対してスリップしている度合いを示す指標である。シュースリップの度合いが大きくなるに従って、グリップ率ΔＳは低下する。なお、シュースリップは通常運転時にも発生しているが、過度のシュースリップが発生すればスリップ量が大きくなり過ぎて、走行装置２０の駆動力が地面に対して適切に伝達されない状態が発生してしまう。
【００４８】
判定部２１５は、ブレード負荷Ｆが０．５５Ｗ（Ｗは、ブルドーザ１００の車重）よりも大きいか、及び、グリップ率ΔＳが７０％以下かつブレード負荷Ｆが０．３Ｗより大きいか、を判定する。なお、判定部２１５において用いられる各種閾値は任意に設定可能である。
【００４９】
記憶部２１６は、ブレードコントローラ２１０の制御に用いられる各種情報を記憶している。具体的に、記憶部２１６は、図４〜図６に示されるマップを記憶している。図４に示されるマップは、ブレード負荷Ｆに基づいてチルト指令値を設定するためのチルト指令値曲線Ｇ１を含んでおり、チルト指令値設定部２１７によって用いられる。図５に示されるマップは、チルト指令値に乗算されるゲインの時間推移を設定するためのゲイン曲線Ｇ２を含んでおり、チルト制御部２１９ａによって用いられる。図６に示されるマップ３は、グリップ率ΔＳに基づいてリフト指令値を設定するためのリフト指令値曲線Ｇ３を含んでおり、リフト制御部２１９ｂによって用いられる。
【００５０】
チルト指令値設定部（開口度設定部の一例）２１７は、図４に示されるマップを参照して、ブレード負荷Ｆからチルト指令値を設定する。チルト指令値設定部２１７は、図４のマップに示される通り、ブレード負荷Ｆが負荷閾値ＴＨ１（第１負荷の一例）よりも小さい場合には、チルト指令値を最低値に固定し、ブレード負荷Ｆが負荷閾値ＴＨ１以上である場合には、ブレード負荷Ｆが大きくなるほどチルト指令値を高く設定する。また、図４のマップに示される通り、チルト指令値設定部２１７は、ブレード負荷Ｆが所定値以上である場合にはチルト指令値を最高値に固定する。なお、チルト指令値は、比例制御弁２４０の開口度に対応しており、ブレード負荷Ｆが大きいほどブレード４０のチルト速度が速くなる。チルト速度とは、右チルト動作又は左チルト動作におけるブレード４０の移動速度である。
【００５１】
なお、負荷閾値ＴＨ１は、過度のシュースリップを回避するためにブレードをリフトアップさせる必要がある場合におけるブレード負荷を基準として設定することができる。これにより、ブレードのリフトアップより先に左右のチルト動作が実行されるので、掘削面のうねりが抑制されることとなる。
【００５２】
チルト動作時間設定部２１８は、ブレード負荷Ｆに基づいて、チルト動作の実行時間（以下、「チルト動作時間」という。）を設定する。チルト動作時間設定部２１８は、例えば、ブレード負荷Ｆが０．６５Ｗより大きい場合にはチルト動作時間を２秒に設定し、それ以外の場合にはチルト動作時間を１秒に設定する。また、チルト動作時間設定部２１８は、ブレード負荷Ｆが大きいほどチルト動作時間を徐々に長く設定してもよい。なお、チルト動作時間は、図５のマップの横軸（時間軸）の長さに対応しており、チルト動作時間が長いほどブレード４０のチルト幅が大きくなる。チルト幅とは、ブレード４０の右下端および左下端それぞれの位置の鉛直方向における差分である。
【００５３】
チルト制御部２１９ａは、図５に示されるマップを参照しながら、ゲイン曲線Ｇ２と、チルト指令値設定部２１７によって設定されたチルト指令値と、チルト動作時間設定部２１８によって設定されたチルト動作時間とに基づいて、チルト指令値の時間推移を決定する。また、チルト制御部２１９ａは、旋回方向検出部２３０によって検出された旋回方向に基づいて、右チルト動作と左チルト動作のいずれを先に実行するかを決定する。具体的に、チルト制御部２１９ａは、左旋回中は右チルト動作を先に実行し、右旋回中又は直進中は左チルト動作を先に実行するように決定する。チルト制御部２１９ａは、決定したチルト指令値の時間推移に応じて、比例制御弁２４０にチルト指令値を出力する。
【００５４】
リフト制御部２１９ｂは、図６に示されるマップを参照しながら、グリップ率ΔＳに基づいてリフト指令値を決定する。リフト制御部２１９ｂは、図６のマップに示される通り、グリップ率ΔＳがグリップ閾値ＴＨ２（第２閾値の一例）よりも小さいほどリフト指令値を高く設定し、グリップ率ΔＳが所定値以下である場合にはリフト指令値を最高値に固定する。なお、リフト指令値は、比例制御弁２４０の開口度に対応しており、グリップ率ΔＳが低いほどブレード４０のリフト速度が速くなる。リフト速度とは、ブレード４０が上方に移動する速度である。
【００５５】
《ブレードコントローラ２１０の動作》
図７は、ブレードコントローラ２１０の動作を説明するためのフロー図である。
【００５６】
まず、ステップＳ１において、ブレードコントローラ２１０は、駆動トルクセンサ９５から取得する駆動トルクデータに基づいて、ブレード負荷Ｆを算出する。
【００５７】
次に、ステップＳ２において、ブレードコントローラ２１０は、回転数センサ２２０から理論車速Ｓｔを取得する。
【００５８】
次に、ステップＳ３において、ブレードコントローラ２１０は、ＧＰＳレシーバ８０から取得するＧＰＳデータに基づいて、ブルドーザ１００の実車速Ｓｒを算出する。
【００５９】
次に、ステップＳ４において、ブレードコントローラ２１０は、実車速Ｓｒを理論車速Ｓｔで割ることによってグリップ率ΔＳ（％）を算出する。
【００６０】
次に、ステップＳ５において、ブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷Ｆが０．５５Ｗよりも大きいか、及び、グリップ率ΔＳが７０％以下かつブレード負荷Ｆが０．３Ｗより大きいか、を判定する。いずれかの条件が満たされる場合、処理はステップＳ６に進む。いずれの条件も満たされない場合、処理はステップＳ１に戻る。
【００６１】
次に、ステップＳ６において、ブレードコントローラ２１０は、図４に示すチルト指令値曲線Ｇ１を参照しながら、ブレード負荷Ｆに基づいてチルト指令値を設定する。なお、ブレード負荷Ｆが負荷閾値ＴＨ１よりも小さい場合のチルト指令値（ｍＡ）では、比例制御弁２４０を駆動させられないので、結局、ブレード負荷Ｆが負荷閾値ＴＨ１よりも大きい場合にのみブレード４０がチルト動作される。
【００６２】
次に、ステップＳ７において、ブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷Ｆの大きさに応じてチルト動作時間を設定する。この際、ブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷Ｆが大きいほどチルト動作時間を長く設定する。本実施形態において、チルト動作時間は、ブレード負荷Ｆが０．６５Ｗより大きい場合には２秒に設定され、ブレード負荷Ｆが０．６５Ｗ以下の場合には１秒に設定される。これによって、ブレード負荷Ｆが大きいほど、チルト幅が大きくなる。
【００６３】
次に、ステップＳ８において、ブレードコントローラ２１０は、図５に示すゲイン曲線Ｇ２を参照しながら、チルト指令値設定部２１７によって設定されたチルト指令値と、チルト動作時間設定部２１８によって設定されたチルト動作時間とに基づいて、チルト指令値の時間推移を決定する。
【００６４】
次に、ステップＳ９において、ブレードコントローラ２１０は、旋回方向検出部２３０によって検出された旋回方向に基づいて、右チルト動作と左チルト動作のいずれを先に実行するかを決定する。ブレードコントローラ２１０は、左旋回中は右チルト動作から開始され、右旋回中又は直進中は左チルト動作から開始されるように決定する。
【００６５】
次に、ステップＳ１０において、ブレードコントローラ２１０は、ステップＳ９において決定されたチルト指令値の時間推移に応じて、比例制御弁２４０にチルト指令値を出力する。これによって、ブレード負荷Ｆが負荷閾値ＴＨ１よりも大きい場合、もしくは、走行装置２０に過度のシュースリップが生じている場合に、ブレード４０が左右交互に一回ずつチルト動作される。
【００６６】
また、上述のステップＳ５〜ステップＳ１０と並行して、ブレードコントローラ２１０は、リフトシリンダ５０の制御を同時に実行する。
【００６７】
まず、ステップＳ１１において、ブレードコントローラ２１０は、図６に示すリフト指令値曲線Ｇ３を参照しながら、グリップ率ΔＳに基づいてリフト指令値を取得する。リフト指令値曲線Ｇ３によれば、リフト指令値は、グリップ率ΔＳがグリップ閾値ＴＨ２よりも小さいほど高い値に設定されている。従って、走行装置２０のシュースリップが過度であるほど高い上昇指令値が与えられる。
【００６８】
次に、ステップＳ１２において、ブレードコントローラ２１０は、ステップＳ１１において取得されるリフト指令値を比例制御弁２４０に出力する。これによって、走行装置２０に過度のシュースリップが生じている場合には、ブレード４０がリフトアップされる。
【００６９】
《作用および効果》
（１）本実施形態に係るブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷Ｆが負荷閾値ＴＨ１よりも大きい場合、ブレード４０に左右交互に一回ずつチルト動作させる。
【００７０】
このようなチルト動作によれば、右チルト動作時には車体右側が瞬間的に持ち上げられ、左チルト動作時には車体左側が瞬間的に持ち上げられるので、左右均等に若干量ずつブレード負荷Ｆを減少させることができる。これによって、左右均等にブレード負荷Ｆが減少されるので、ブレード４０のリフト制御によってブレード負荷Ｆを調整する場合に比べて、掘削面にうねりが発生することを抑制することができる。
【００７１】
ここで、図８は、従来のリフト制御で掘削した場合における掘削面の高さ変位を示すグラフである。図９は、本実施形態に係るチルト制御およびリフト制御で掘削した場合における掘削面の高さ変位を示すグラフである。図８と図９の高さ変位を比較してわかるように、チルト制御での掘削によって掘削面のうねりが抑制されることが確認された。また、図９に示される各シリンダの駆動状況から明らかなように、チルト制御が実行されることでリフト制御の回数が少なくなった区間において、掘削面のうねりがより抑制されることがわかった。
【００７２】
（２）ブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷Ｆが大きいほど、作動油の供給時間を長くすることによって、チルト幅を大きくする。
【００７３】
従って、ブレード負荷Ｆが大きいときほど、ブレード負荷Ｆを効率的に低減させることができる。
【００７４】
（３）ブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷Ｆが大きいほど、比例制御弁２４０の開口度を大きくすることによって、チルト速度を大きくする。
【００７５】
従って、ブレード負荷Ｆが大きいときほど、ブレード負荷Ｆを効率的に低減させることができる。
【００７６】
（４）ブレードコントローラ２１０は、走行装置２０に過度のシュースリップが生じた場合に、リフトシリンダ５０に作動油を供給することによって、リフトフレーム３０を上昇させる。
【００７７】
従って、路面状況の変化などによって突発的に過度のシュースリップが生じた場合などにおいても、迅速に過度のシュースリップを抑制することができる。
【００７８】
（５）ブレードコントローラ２１０は、車体１０が左旋回中であれば右チルト動作から開始し、車体１０が右旋回中であれば左チルト動作から開始する。
【００７９】
従って、チルト動作開始時に車体１０の進行方向からのずれを補正することができる。
【００８０】
《その他の実施形態》
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００８１】
（Ａ）上記実施形態において明示した各種数値は一例にすぎず、適宜設定することができる。
【００８２】
（Ｂ）上記実施形態では特に触れていないが、オペレータがステアリング操作中には上述のチルト動作やリフト動作を実行しないようにしても良い。
【００８３】
（Ｃ）上記実施形態では特に触れていないが、上述のチルト動作やリフト動作とは別に、オペレータの操作に基づく通常のチルト動作やリフト動作が実行されてもよい。この場合には、ブレードコントローラ２１０によるチルト動作やリフト動作をオペレータの操作に基づくチルト動作やリフト動作に加重すればよい。
【００８４】
（Ｄ）上記実施形態において、ブレード負荷は、駆動トルクデータに基づいて算出されることとしたが、これに限られるものではない。ブレード負荷は、例えば、トランスミッション、ステアリング機構及び終減速機構までの減速比とスプロケットの径とを、エンジントルクに乗算することによっても得ることができる。
【００８５】
（Ｅ）上記実施形態では、「建設機械」としてブルドーザを例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、モータグレーダなどであってもよい。
【００８６】
（Ｆ）上記実施形態において、ブレードコントローラ２１０は、右チルト動作と左チルト動作とを１回ずつ実行することとしたが、その後に、右チルト動作及び/又は左チルト動作をさらに続けて実行してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明のブレード制御システムは、掘削面のうねりを抑制可能なため、建設機械分野に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
３０…リフトフレーム４０…ブレード
７０…チルトシリンダ
２１５…判定部
２１９ａ…チルト制御部
２１４…ブレード負荷取得部
２１２…距離演算部
２１３…距離判定部
２１７…リフトシリンダ制御部
【図１】
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【図２】
2013051377.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013051377.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013051377.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013051377.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月23日(2013.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に対して上下揺動可能に取り付けられるリフトフレームと、
前記リフトフレームの先端に取り付けられるブレードと、
前記リフトフレームと前記ブレードとに連結され、前記ブレードを左右にチルト動作させるチルトシリンダと、
前記ブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記ブレードに掛かる負荷が前記第１閾値を超えたと前記判定部によって判定された場合に、前記チルトシリンダに作動油を供給することによって、前記ブレードの右チルト動作及び左チルト動作を、交互に連続して実行させるチルト制御部と、
を備えるブレード制御システム。
【請求項２】
前記負荷が大きいほど前記右チルト動作および前記左チルト動作を実行する合計時間を長く設定するチルト動作時間設定部を備え、
前記チルト制御部は、前記チルト動作時間設定部によって設定された前記実行時間に応じて、前記右チルト動作および前記左チルト動作を実行する、
請求項１に記載のブレード制御システム。
【請求項３】
前記チルトシリンダに作動油を供給する比例制御弁と、
前記負荷に基づいて前記比例制御弁の開口度を設定する開口度設定部と、
を備え、
前記開口度設定部は、前記負荷が大きいほど前記開口度を大きく設定し、
前記チルト制御部は、前記開口度設定部によって設定された前記開口度に応じて前記比例制御弁を制御する、
請求項１又は２に記載のブレード制御システム。
【請求項４】
前記車体の理論車速を取得する理論車速取得部と、
前記車体の実車速を取得する実車速取得部と、
前記リフトフレームを上下に揺動させるリフトシリンダと、
前記実車速の前記理論車速に対する比が第２閾値よりも小さい場合に、前記リフトシリンダに作動油を供給することによって、前記ブレードを上昇させるリフト制御部と、
を備える、
請求項１乃至３のいずれかに記載のブレード制御システム。
【請求項５】
前記車体のヨー角に基づいて、前記車体の旋回方向を検出する旋回方向検出部を備え、
前記チルト制御部は、前記旋回方向検出部によって左旋回中であることが検出された場合には右チルト動作から開始し、前記旋回方向検出部によって右旋回中であることが検出された場合には左チルト動作から開始する、
請求項１乃至４のいずれかに記載のブレード制御システム。
【請求項６】
車体と、
請求項１乃至５のいずれかに係るブレード制御システムと、
を備える建設機械。
【請求項７】
前記車体に取り付けられる一対の履帯を含む走行装置を備える請求項６に記載の建設機械。
【請求項８】
車体に対して上下揺動可能に取り付けられるリフトフレームの先端に取り付けられるブレードに掛かる負荷が第１閾値を超えたか否かを判定し、前記ブレードに掛かる負荷が前記第１閾値を超えたと判定された場合に、前記ブレードを左右交互に連続してチルト動作させるブレード制御方法。
【請求項９】
前記負荷が大きいほど、右チルト動作および左チルト動作それぞれのチルト幅を大きくする、
請求項８に記載のブレード制御方法。
【請求項１０】
前記負荷が大きいほど、右チルト動作および左チルト動作それぞれのチルト速度を大きくする、
請求項８又は９に記載のブレード制御方法。
【国際調査報告】
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