JP2024076095A - 作業状態判別装置、作業状態判別方法および作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】作業中であるか否かを適切に判定することができる作業状態判別装置、作業状態判別方法および作業車両を提供する。【解決手段】作業状態判別装置は、作業車両が搭載するブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部の検出結果を取得する取得部と、前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定する作業状態判別部と、を備える。【選択図】図６

Description

本開示は、作業状態判別装置、作業状態判別方法および作業車両に関する。

特許文献１には、ブレードを駆動する油圧シリンダに供給される油圧が所定の閾値未満の場合に車両が走行状態にあると判定し、所定の閾値以上である場合に車両が作業状態にあると判定する制御部を備えるモータグレーダが記載されている。この特許文献１に記載されているモータグレーダでは、車両が走行状態にあると判定された場合には走行状態に対応した油圧波形にてクラッチに供給される油圧が制御され、作業状態にあると判定された場合には作業状態に対応した油圧波形にてクラッチに供給される油圧が制御される。

特開２００８－２４８９１８号公報

しかしながら、閾値に対する大小関係のみで走行状態と作業状態とを判定する場合には、特許文献１の段落０００８に記載されているように、閾値の大きさによっては、走行状態と判定される場合であっても、ブレードが地面に接触し、比較的軽い負荷を受けながら走行を行っている場合が含まれてしまうことがある。すなわち、作業中であると判定されるべき場合に、作業中ではなく走行中であると判定されてしまうことがある。油圧波形の選択という目的では問題はないが、作業中であるか否かを正確に判定したい場合には判定精度を向上させることが課題となる。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業中であるか否かを適切に判定することができる作業状態判別装置、作業状態判別方法および作業車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本開示の一態様は、作業車両が搭載するブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部の検出結果を取得する取得部と、前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定する作業状態判別部と、を備える作業状態判別装置である。

また、本開示の一態様は、作業車両が搭載するブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部の検出結果を取得するステップと、前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定するステップと、を含む作業状態判別方法である。

また、本開示の一態様は、ブレードと、前記ブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダと、前記複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部と、前記油圧検出部の検出結果を取得する取得部と、前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定する作業状態判別部と、を備える作業車両である。

本開示の作業状態判別装置、作業状態判別方法および作業車両によれば、作業中であるか否かを適切に判定することができる。

本開示の一実施形態に係るモータグレーダの基本的構成例を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係るモータグレーダの作業機の基本的構成例を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る制御システムの構成例を示すブロック図である。 本開示の一実施形態に係る油圧制御弁ユニットの構成例を示すブロック図である。 本開示の一実施形態に係るブレードリフトシリンダの動作例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の構成例を示すブロック図である。 本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を示す状態遷移図である。 本開示の一実施形態に係る作業機の動作例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業機の動作例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業機の動作例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業機の動作例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業機の動作例を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を説明するための模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を説明するための模式図である。 本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、図１～図１６を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るモータグレーダの基本的構成例を示す斜視図である。図２は、本開示の一実施形態に係るモータグレーダの作業機の基本的構成例を示す斜視図である。図３は、本開示の一実施形態に係る制御システムの構成例を示すブロック図である。図４は、本開示の一実施形態に係る油圧制御弁ユニットの構成例を示すブロック図である。図５は、本開示の一実施形態に係るブレードリフトシリンダの動作例を示す模式図である。図６は、本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の構成例を示すブロック図である。図７は、本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を示す状態遷移図である。図８～図１２は、本開示の一実施形態に係る作業機の動作例を示す模式図である。図１３および図１４は、本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を説明するための模式図である。図１５および図１６は、本開示の一実施形態に係る作業状態判別装置の動作例を示すフローチャートである。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。

［作業機械の概要］
図１は、実施形態に係る作業機械１を示す。図２は、実施形態に係る作業機械１の作業機１０の基本的構成例を示す。実施形態に係る作業機械１は、モータグレーダ（単にグレーダともいう）である。以下の説明において、作業機械１を適宜、モータグレーダ１、と称する。また、モータグレーダ１は、作業車両の一例である。

なお、本実施形態においては、図１に示すように、モータグレーダ１の車両本体２を基準として車幅方向を左右方向とし、左右方向に直交する鉛直方向を上下方向とし、左右方向と上下方向に直交する車長方向を前後方向とする。

図１に示すように、モータグレーダ１は、車両本体２と、キャブ３と、走行装置４と、作業機１０とを有する。モータグレーダ１は、走行装置４により、作業現場を走行する。モータグレーダ１は、作業現場において、作業機１０を用いて作業を実施する。モータグレーダ１は、作業機１０を用いて、道路施工（路床、路盤、法面の切削整形）、道路維持補修（砂利道の切削、砂利敷均し）、除雪（積雪および圧雪の除去）、その他（広場の整地、溝掘り、除草等）の作業を実施することができる。なお、作業機械１は、複数の油圧シリンダで駆動されるブレード（土工板、排土板等とも呼ばれる）を有する作業機１０を備えるものであればよく、モータグレーダ１に限定されない。

キャブ３は、車両本体２に支持される。キャブ３の内部には、オペレータが着座する運転席３１と、モータグレーダ１を動作させるためにオペレータによって操作されるオペレータ操作装置３０（図３）が配置される。

走行装置４は、車両本体２を支持する。本実施形態において走行装置４は、回転可能な２個の前輪５と、４個の後輪６とを有する。モータグレーダ１は、走行装置４の前輪５と後輪６とによって路面ＲＳを走行可能である。なお、作業機械の走行装置は、車輪に限らず、履帯等であってもよい。

作業機１０は、車両本体２に支持される。図１および図２に示すように、作業機１０は、メインフレーム１１と、ドローバー１２と、サークル１３と、ブレード１４と、右ブレードリフトシリンダ１５と、左ブレードリフトシリンダ１６と、ドローバーシフトシリンダ１７と、リフタ２１と、リフタ２２と、玉軸２３と、ブレードシフトシリンダ２４と、ブレードチルトシリンダ２５と、サークル回転モータ２６とを備える。右ブレードリフトシリンダ１５と、左ブレードリフトシリンダ１６と、ドローバーシフトシリンダ１７は、ドローバー１２の動きを生成する３本のアクチュエータである。右ブレードリフトシリンダ１５と、左ブレードリフトシリンダ１６と、ドローバーシフトシリンダ１７と、ブレードシフトシリンダ２４と、ブレードチルトシリンダ２５は、油圧シリンダである。また、サークル回転モータ２６は、油圧モータである。ただし、一部は、油圧シリンダや油圧モータでなくてもよい。また、右ブレードリフトシリンダ１５と左ブレードリフトシリンダ１６を総称する場合、ブレードリフトシリンダあるいはリフトシリンダという。また、以下では、右ブレードリフトシリンダ１５を右リフトシリンダ、左ブレードリフトシリンダ１６を左リフトシリンダという場合がある。また、右ブレードリフトシリンダ１５と、左ブレードリフトシリンダ１６は、ブレード１４を支持するドローバー１２を概ね上下方向に駆動する左右１対のリフトシリンダである。

メインフレーム１１は、各部を支える保持部であり、キャブ３付近でピン結合した２つの部分フレームから構成され、屈折（アーティキュレート）することができる。

ブレード１４は、ドローバー１２に対してシフトおよびチルトができるように支持され、掘削、運土、整形等をする。サークル１３は、内側に歯を持つ大歯車であり、ブレード１４を保持し、サークル回転モータ２６によって矢印Ａ６の方向にブレード１４を３６０°回転させる。この場合、ブレード１４は、サークル１３を介してドローバー１２に取り付けられている。

ドローバー１２は、１つの玉軸２３を介して端部をメインフレーム１１に対して揺動および回転自在（以下、揺動自在という）に拘束され、サークル１３を支持し、けん引力を受ける。玉軸２３は、玉継手、ボールジョイント等とも呼ばれ、メインフレーム１１とドローバー１２を連結する。この場合、ドローバー１２は、モータグレーダ１のメインフレーム１１に取り付けられている。また、ドローバー１２は、メインフレーム１１と１つの玉軸２３によって拘束されている。

右ブレードリフトシリンダ１５は、中間部がリフタ２１を介してメインフレーム１１に対して揺動自在に支持されるとともに、一方の端部がドローバー１２に対して揺動自在に支持され、矢印Ａ１の方向に伸縮する。左ブレードリフトシリンダ１６は、中間部がリフタ２２を介してメインフレーム１１に対して揺動自在に支持されるとともに、一方の端部がドローバー１２に対して揺動自在に支持され、矢印Ａ２の方向に伸縮する。ドローバーシフトシリンダ１７は、一端がメインフレーム１１に対して揺動自在に支持されるとともに、他端がドローバー１２に対して揺動自在に支持され、矢印Ａ３の方向に伸縮する。右ブレードリフトシリンダ１５と、左ブレードリフトシリンダ１６と、ドローバーシフトシリンダ１７は、さらに矢印Ａ７の方向にバンクさせる等、ドローバー１２の位置と姿勢を制御する。

ブレードシフトシリンダ２４は、一端がドローバー１２に連結されるとともに、他端がブレード１４に支持され、矢印Ａ４方向に伸縮し、ブレード１４を横送りする。ブレードチルトシリンダ２５は、一端がドローバー１２に連結されるとともに、他端がブレード１４に支持され、矢印Ａ５の回転方向にブレード１４の切削角を変化させる。切削角は、ブレード１４が路面（地面）ＲＳに接したとき、切刃の刃先と路面ＲＳとのなす角である。

［制御システムの構成］
図３は、実施形態に係るモータグレーダ１の制御システム３００の構成例を示す。図３に示すように、モータグレーダ１は、動力源２０１と、ＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）２０２と、走行装置４と、油圧ポンプ２０３と、油圧制御弁ユニット２０４と、コントローラ１００と、オペレータ操作装置３０と、位置情報検出部５０８と、作業状態判別装置４００と、外部通信システム５２０とを備える。コントローラ１００および作業状態判別装置４００は、例えば、マイクロコンピュータ等のコンピュータと、その周辺回路や周辺装置とを用いて構成することができ、コンピュータ等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせによって各種機能を実装する。なお、作業状態判別装置４００は、例えば、コントローラ１００が実装する機能の一つとして構成されていてもよい。なお、図３では、２本のスラッシュ「／／」を付した実線が電気信号の流れを示し、実線が作動油の流れを示し、また、白抜きの太線が機械的動力の流れを示す。

動力源２０１は、作業機械１を動作させるための動力を発生する。動力源２０１として、内燃機関や電動機が例示される。なお、動力源２０１は、内燃機関や電動機に限定されない。動力源２０１は、例えば内燃機関と発電電動機と蓄電装置とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド方式の装置であってもよい。また、動力源２０１は、内燃機関を有さず、蓄電装置と発電電動機とを組み合わせた構成を有していてもよい。

ＰＴＯ２０２は、動力源２０１の動力の少なくとも一部を油圧ポンプ２０３に伝達する。ＰＴＯ２０２は、動力源２０１の動力を走行装置４と油圧ポンプ２０３とに分配する。

走行装置４は、例えば、変速機、駆動軸、ブレーキ、後輪６等を有する。走行装置４は、例えば、前進速度段が１～８で後進速度段が１～８の変速機を備える。速度段の数字が小さいほど低速向けである。なお、前輪５は、例えば、図示していない油圧モータによって駆動される。

オペレータ操作装置３０は、図示していない複数の操作レバー、操作ペダル、操作スイッチ等を有し、動力源２０１、走行装置４、油圧制御弁ユニット２０４等に対するオペレータによる入力操作を受け付け、入力操作の内容を示す信号をコントローラ１００へ出力する。この場合、オペレータ操作装置３０は、フロート作動ＳＷ（スイッチ）５０４と、アキュムレータＳＷ（スイッチ）５０７とを有する。なお、本実施形態では、コントローラ１００を介して油圧制御弁ユニット２０４が制御されるが、これに限定されない。また、フロート作動ＳＷ５０４は、オンまたはオフの状態となる左フロート作動信号と右フロート作動信号を生成する。また、アキュムレータＳＷ５０７は、オンまたはオフの状態となる左右共通のアキュムレータＳＷ信号を生成する。

コントローラ１００は、オペレータ操作装置３０の出力信号、図示していない各種センサの出力信号等を入力し、油圧制御弁ユニット２０４を制御する。また、コントローラ１００は、図示していない動力源２０１、走行装置４等の制御装置と所定の制御信号をやりとりする。また、コントローラ１００は、作業状態判別装置４００に対して、日時を表す信号である時刻情報、モータグレーダ１の走行停車状態または走行速度を示す信号である車両停車信号または車速信号、変速機の前進または後進の速度段を示す速度段信号、フロート作動ＳＷ５０４のオンまたはオフの状態を示す左フロート作動信号と右フロート作動信号、アキュムレータＳＷ５０７のオンまたはオフの状態を示すアキュムレータＳＷ信号等を出力する。

油圧制御弁ユニット２０４は、油圧ポンプ２０３が出力した作動油を入力し、コントローラ１００の制御の下、右ブレードリフトシリンダ１５、左ブレードリフトシリンダ１６、ドローバーシフトシリンダ１７、ブレードシフトシリンダ２４、ブレードチルトシリンダ２５、および、サークル回転モータ２６のそれぞれに供給する作動油の流量や圧力および方向を制御する。

図４は、油圧制御弁ユニット２０４内の油圧制御回路の一部を示す。図４に示す油圧回路７１は、右ブレードリフトシリンダ１５または左ブレードリフトシリンダ１６へ供給または右ブレードリフトシリンダ１５または左ブレードリフトシリンダ１６から吐出される作動油を制御する。油圧制御弁ユニット２０４は、油圧回路７１を２個有し、右ブレードリフトシリンダ１５と左ブレードリフトシリンダ１６を制御する。この場合、油圧回路７１については、右ブレードリフトシリンダ１５が入出力する油圧を制御する場合を例として説明する。

なお、右ブレードリフトシリンダ１５は、ピストン１５１と、ロッド１５２と、ヘッド側容積室１５３と、ボトム側容積室１５４とを備える。また、右ブレードリフトシリンダ１５は、ヘッド側容積室１５３に接続されたポートＢと、ボトム側容積室１５４に接続されたポートＡを備える。また、右ブレードリフトシリンダ１５には、ヘッド側容積室１５３の油圧を計測する右ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ５１と、ボトム側容積室１５４の油圧を計測する右ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ５２が取り付けられている。なお、左ブレードリフトシリンダ１６にも同様に、左ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ６１と、左ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ６２が取り付けられている。なお、本実施形態では、右ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ５１、右ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ５２、左ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ６１および左ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ６２を総称する場合、油圧検出部（図６の油圧検出部５０１）という。

油圧回路７１は、流量圧力制御部７１１と、方向制御弁７１２～７１４と、油圧アキュムレータ７１５を備える。流量圧力制御部７１１へは、タンク２０５に蓄積された作動油が油圧ポンプ２０３と操作弁７２を介して供給され、流量および圧力を制御して、ヘッド側容積室１５３とボトム側容積室１５４へ供給する。右ブレードリフトシリンダ１５のポートＡは、方向制御弁７１３を介してタンク２０５に接続されているとともに、方向制御弁７１４を介して油圧アキュムレータ７１５に接続されている。右ブレードリフトシリンダ１５のポートＢは、方向制御弁７１２を介してタンク２０５に接続されている。

油圧回路７１は、例えば、オペレータ操作装置３０が備える所定の操作レバーの操作に応じてコントローラ１００による制御の下、右ブレードリフトシリンダ１５のポートＡおよびポートＢへ供給する作動油を制御する。また、油圧回路７１は、アキュムレータＳＷ５０７がオンされた場合、コントローラ１００による制御の下、右ブレードリフトシリンダ１５のポートＡを油圧アキュムレータ７１５に接続し、ボトム側容積室１５４の油圧は一定の圧力に制御される。この場合、右ブレードリフトシリンダ１５は、一定圧の押しつけ力をブレード１４に与える。本実施形態では、このブレードの動作状態での作業をブレードアキュムレータ作業という。

また、フロート作動ＳＷ５０４がオン状態の右フロート作動信号を生成するようオンされた場合、コントローラ１００による制御の下、油圧回路７１は、右ブレードリフトシリンダ１５のポートＡとポートＢをタンク２０５に接続する。この場合、ブレード１４は、自重で下がり地面に追従する。本実施形態では、このブレードの動作状態での作業をフロート作業という。

図５は、ブレードアキュムレータ作業およびフロート作業における右ブレードリフトシリンダ１５（または左ブレードリフトシリンダ１６）とブレード１４の動作例を模式的に示す。ブレードアキュムレータ作業でもフロート作業でもブレード１４は地面に追従して上下するが、ブレードアキュムレータ作業ではブレードリフトシリンダによってブレード１４に対して一定の押し付け力が与えられている。

図３に示す位置情報検出部５０８は、例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ／全球測位衛星システム）を利用してモータグレーダ１の位置を検出し、検出結果を示す位置情報（以下、位置情報５０８１という）を出力する。

作業状態判別装置４００は、後述するようにして、モータグレーダ１の作業状態等を判別する。作業状態判別装置４００は、判別結果等を示すデータを外部通信システム５２０を介して外部の所定のサーバ等へ送信する。

外部通信システム５２０は、例えば携帯通信網等を利用して外部の所定のサーバ等と通信する。

［作業状態判別装置の構成］
図６は、作業状態判別装置４００の構成例を示す。作業状態判別装置４００は、上述したようにコンピュータ等を用いて構成することができ、コンピュータ等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせ等から構成される機能的構成として取得部４０１と、作業状態判別部４０２と、閾値記憶部４０３と、記憶・出力部４０４とを備える。

取得部４０１は、油圧検出部５０１から、右ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ５１、右ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ５２、左ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ６１および左ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ６２の各検出信号を取得する。また、取得部４０１は、コントローラ１００から、車両停車信号または車速信号５０２、速度段信号５０３、フロート作動ＳＷ信号５０４、アキュムレータＳＷ信号５０７、位置情報５０８１および時刻情報５０９を取得する。なお、本実施形態では、取得部４０１が取得した１または複数の情報を入力情報という。また、フロート作動ＳＷ信号５０４は、左フロート作動ＳＷ信号５０５と右フロート作動ＳＷ信号５０６を含む。

作業状態判別部４０２は、取得部４０１が取得した入力情報に基づき、モータグレーダ１が停車しているのか走行しているのかを示す「走行状態」、ブレード１４を用いた作業中なのか非作業中なのかを示す「作業状態」、および、ブレード１４を用いた作業の種類を示す「作業種類」を後述するようにして判別する。

閾値記憶部４０３は、作業状態判別部４０２が各種判定で用いる油圧、油圧変化量、時間、速度、速度段等に係る閾値等の基準値を記憶する。

記憶・出力部４０４は、作業状態判別部４０２による判別結果と時刻情報と位置情報を所定時間分記憶する。また、記憶・出力部４０４は、例えばその所定時間毎に外部通信システム５２０を介して、所定時間分の判別結果と時刻情報と位置情報の時系列を所定のサーバへ送信する。なお、送信の周期は、例えば、所定の分単位、所定の時間単位、所定の日数単位等とすることができる。

［作業状態判別装置の動作］
図７は、作業状態判別部４０２における判定処理の流れを状態遷移図として示す。作業状態判別部４０２は、「走行状態」が「停車」状態ＳＴ１または「走行」状態ＳＴ２のいずれであるかを判別する。「停車」状態ＳＴ１で走行判定条件が成立した場合に「停車」状態ＳＴ１から「走行」状態ＳＴ２へ遷移する。また、「走行」状態ＳＴ２で走行判定条件が不成立となった場合に「走行」状態ＳＴ２から「停車」状態ＳＴ１へ遷移する。なお、初期状態は、「停車」状態ＳＴ１である。

また、作業状態判別部４０２は、「作業状態」が「作業中」状態ＳＴ３または「非作業中」状態のいずれであるかを判別する。なお、「非作業中」状態は、「停車」状態ＳＴ１または「走行」状態ＳＴ２のいずれかに含まれる。「走行」状態ＳＴ２で作業中判定条件が成立した場合、「走行」状態ＳＴ２から「作業中」状態ＳＴ３へ遷移する。「作業中」状態ＳＴ３で作業中解除判定条件が成立した場合、走行判定条件が成立しているときは「作業中」状態ＳＴ３から「走行」状態ＳＴ２へ遷移する。「作業中」状態ＳＴ３で作業中解除判定条件が成立した場合、走行判定条件が不成立であるときは「作業中」状態ＳＴ３から「停車」状態ＳＴ１へ遷移する。

また、作業状態判別部４０２は、「作業状態」が「作業中」状態ＳＴ３である場合、「作業種類」を判別する。本実施形態では、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を、「フロート作業」状態ＳＴ３１、「ブレードアキュムレータ作業」状態ＳＴ３２、「溝掘り作業」状態ＳＴ３３、「整地／巻き広げ作業」状態ＳＴ３４、または、「その他の作業」状態ＳＴ３５のいずれかに判別（分類）する。ここで、図８～図１２を参照して、フロート作業、ブレードアキュムレータ作業、溝掘り作業および整地／巻き広げ作業における作業機１０の動作例について説明する。

なお、本実施形態では、右リフトシリンダ圧は、右ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ５１が検出した油圧から、右ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ５２が検出した油圧を差し引いた値である。左リフトシリンダ圧は、左ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ６１が検出した油圧から、左ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ６２が検出した油圧を差し引いた値である。なお、右リフトシリンダ圧と左リフトシリンダ圧を総称する場合、リフトシリンダ圧という。また、リフトシリンダ圧は、ヘッドとボトムの差分に限定されず、ヘッドの圧力そのもの（ヘッド圧ともいう）、あるいは、ボトムの圧力そのもの（ボトム圧ともいう）としてもよい。ただし、その場合は閾値等の基準値を調整することになる。

図８は、ブレード１４を空中で保持した状態の動作例を示す。この場合、「走行状態」は「走行」又は「停車」、「作業状態」は「非作業中」である。空中保持時は、作業機が下降しないように、ヘッド側に油圧が供給され、ヘッド圧は上がり、ボトム圧が下がる（この状態でのリフトシリンダ圧を保持圧という）。よって、リフトシリンダ圧は、ブレード１４を接地させた状態の値（これを接地圧という）と比較して上昇する。接地圧の値は、油圧をボトム側に供給し、ブレード１４をシリンダで地面に押し付けている状態のシリンダ圧から、油圧をヘッド側に供給し、ブレード１４を持ち上げ、作業機が地面から離れる直前の状態のシリンダ圧までの幅を持っている。接地圧は、地面からの反力を受け、シリンダを押し上げる作用にも影響される。

図９は、フロート作業での作業機１０の動作例を示す。左右のフロート作動ＳＷがオンした場合（操作された場合）、リフトシリンダ圧制御によって、リフトシリンダヘッドの保持圧を抜くことで作業機１０を自重接地させながら作業が行われる。このため、路面に対して追従させる形で作業を行うことができる。よって、リフトシリンダ圧は、ヘッド圧が自重接地させる直前と比較して下降し、ボトム圧は上昇する。なお、フロート作業は比較的高い接地圧を必要としない場合の作業である。ここでの接地圧は、ブレード１４を地面に押し付ける圧力である。また、比較の基準値として用いる場合の「接地圧」は、リフトシリンダ圧が「接地圧」未満である場合にはブレード１４が地面に接地した状態であると判定することができる状態であることを意味する。本実施形態において、比較の基準値としての「接地圧」は、シリンダによる押しつけ力が発生しておらず、ブレードを自重で接地させた場合の値に相当する。

図１０は、ブレードアキュムレータ作業での作業機１０の動作例を示す。地面に接地しているためリフトシリンダが反力を受け、ボトム圧は上がり、ヘッド圧は下がる。ただし、アキュムレータＳＷがオンした場合（操作された場合）、ボトム側に一定の押しつけ圧が発生する。

図１１は、溝掘り作業での作業機１０の動作例を示す。溝掘り作業は、ブレード１４の左右の一方を接地させ、溝を掘る作業である。地面に接地している側のリフトシリンダが反力を受け、ボトム圧は上がり、ヘッド圧は下がる。地面から浮いている側のヘッド圧は、保持圧がかかり上昇、ボトム圧は低下する。このため、掘削時は左右のヘッド圧の差が大きくなる。

図１２は、整地／巻き広げ作業での作業機１０の動作例を示す。整地／巻き広げ作業は、ブレード１４の下端部（切刃の刃先）全体を接地させ、地面を整地したり、排土した土砂等を巻き広げる作業である。ブレード１４を地面に押し付けることで発生する地面からの反力を、左右のリフトシリンダが受けることでヘッド圧は下がり、ボトム圧は上がる。

図１３は、図７を参照して説明した走行判定条件、作業中判定条件、および、作業中解除判定条件の一例を示す。

走行判定条件は、車速が「走行判定閾値」より大きい場合に「走行」と判定し、車速が「走行判定閾値」以下の場合に「停車」と判定するという条件である。「走行判定閾値」は、車速が０より大きいことを示す値（例えば１ｋｍ／ｈ等）である。

作業中判定条件は、第１判定時間以上継続して下記条件（１）～（３）がすべて成立した場合に「作業中」と判定するという条件である。第１判定時間は、入力信号が安定するのに要する時間であり、例えば０．５秒程度とすることができる。

（１）車両が前進中。（２）速度段が１～４。（３）左右どちらかのリフトシリンダ圧が「接地圧」未満、または、左リフトシリンダ圧と右リフトシリンダ圧の合計値が「作業判定圧」未満。

左右どちらかのリフトシリンダ圧が「接地圧」未満の場合、ブレード１４が接地していると判定することができる。ただし、左右のリフトシリンダ圧がいずれも「接地圧」未満とならない場合でも、ブレード１４が接地している状態となることがある。そこで、本実施形態では、左リフトシリンダ圧と右リフトシリンダ圧の合計値と、所定の基準値である「作業判定圧」とを比較することで、左右のリフトシリンダ圧がいずれも「接地圧」未満とならずにブレード１４が接地している状態を認識している。

作業中解除判定条件は、第２判定時間以上継続して下記条件（１）が成立した場合に「非作業中」と判定するという条件である。第２判定時間は、入力信号が安定するのに要する時間であり、例えば１秒程度とすることができる。

（１）左右両方のリフトシリンダ圧が「接地圧」以上、かつ、左右リフトシリンダ圧油圧変化量和（※）が「非変化判定閾値」未満、または、左右両方のリフトシリンダ圧が「中空保持判定閾値圧」より大きい（※左右リフトシリンダ圧油圧変化量和＝左リフトシリンダ圧変化量＋右リフトシリンダ圧変化量）。

ここで、非変化判定閾値は、油圧の単位時間当たりの変化量が安定的となったことを判定するための閾値である。中空保持判定閾値圧は、接地圧よりも高い圧力の値に対応し、図８に示すようにブレード１４が空中に保持されていると判定することができる値に対応する。

図１４は、図７を参照して説明した各作業種類の判定条件（判別条件）の一例を示す。

フロート作業判定条件は、下記条件（１）～（２）がすべて成立した場合に「フロート作業」と判定するという条件である。

（１）左右どちらかのフロート作動ＳＷがオン。（２）速度段が１～８（前進）。

ブレードアキュムレータ作業判定条件は、下記条件（１）～（３）がすべて成立した場合に「ブレードアキュムレータ作業」と判定するという条件である。

（１）左右どちらかのリフトシリンダ圧が「接地圧」未満、または、（左リフトシリンダ圧＋右リフトシリンダ圧）が「作業判定圧」未満。（２）ブレードアキュムレータＳＷがオン。（３）速度段が１～４（前進）。

溝掘り作業判定条件は、下記条件（１）～（３）がすべて成立した場合に「溝掘り作業」と判定するという条件である。

（１）左右どちらかのリフトシリンダ圧が「接地圧」未満、または、（左リフトシリンダ圧＋右リフトシリンダ圧）が「作業判定圧」未満。（２）左右リフトシリンダ圧の差が「溝掘り判定閾値」以上。（３）速度段が１～３（前進）。

溝掘り判定閾値は、図１１に示すように、ブレード１４が左右水平方向に対して溝掘り作業で通常用いられる程度傾斜していると判定することができる閾値である。

整地／巻き広げ作業判定条件は、下記条件（１）～（３）がすべて成立した場合に「整地／巻き広げ作業」と判定するという条件である。

（１）左右どちらかのリフトシリンダ圧が「接地圧」未満、または、（左リフトシリンダ圧＋右リフトシリンダ圧）が「作業判定圧」未満。（２）左右リフトシリンダ圧の差が「整地判定閾値」未満。（３）速度段が１～４（前進）。

整地判定閾値は、ブレード１４が左右水平方向に対して整地／巻き広げ作業で通常用いられる程度傾斜が小さいと判定することができる閾値である。

次に、図１５および図１６を参照して、作業状態判別装置４００の動作例について説明する。図１５に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。図１６に示す処理は、図１５のステップＳ１０７の処理で実行される処理である。

図１５に示す処理が開始されると、まず、取得部４０１が、入力情報を取得する（Ｓ１０１）。次に、作業状態判別部４０２が、走行判定条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１０２）。走行判定条件が成立している場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、「走行状態」を「走行」に設定する（Ｓ１０３）。次に、作業状態判別部４０２は、「作業状態」が「非作業中」であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。「作業状態」が「非作業中」である場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、第１判定時間以上継続的に作業中判定条件が成立したか否かを判定する（Ｓ１０５）。第１判定時間以上継続的に作業中判定条件が成立した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、「作業状態」を「作業中」に設定する（Ｓ１０６）。次に、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を判別する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７の後、作業状態判別部４０２は、第２判定時間以上継続的に作業中解除判定条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１０８）。第２判定時間以上継続的に作業中解除判定条件が成立した場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、「作業状態」を「非作業中」に設定する（Ｓ１０９）。次に、記憶・出力部４０４が、「走行状態」、「作業状態」、「作業種類」等を出力（所定の記憶装置に記憶または記憶装置に記憶して外部通信システム５２０を用いて送信）して（Ｓ１１０）、図１５に示す処理を終了する。

なお、走行判定条件が成立していない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、作業状態判別部４０２は、「走行状態」を「停車」に設定する（Ｓ１１１）。次に、作業状態判別部４０２は、「作業状態」が「非作業中」であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。「作業状態」が「非作業中」である場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、記憶・出力部４０４が、「走行状態」、「作業状態」、「作業種類」等を出力して（Ｓ１１０）、図１５に示す処理を終了する。

また、「作業状態」が「非作業中」でない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、または、「作業状態」が「非作業中」でない場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を判別する（Ｓ１０７）。次に、ステップＳ１０８以降の処理が実行される。

また、第１判定時間以上継続的に作業中判定条件が成立していない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、または、第２判定時間以上継続的に作業中解除判定条件が成立していない場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、記憶・出力部４０４が、「走行状態」、「作業状態」、「作業種類」等を出力して（Ｓ１１０）、図１５に示す処理を終了する。

また、図１６に示す処理が開始されると、作業状態判別部４０２が、フロート作業判定条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２０１）。フロート作業判定条件が成立した場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を「フロート作業」に設定し（Ｓ２０２）、図１６に示す処理を終了する。フロート作業判定条件が成立しなかった場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、作業状態判別部４０２は、ブレードアキュムレータ作業判定条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２０３）。ブレードアキュムレータ作業判定条件が成立した場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を「ブレードアキュムレータ作業」に設定し（Ｓ２０４）、図１６に示す処理を終了する。

ブレードアキュムレータ作業判定条件が成立しなかった場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、作業状態判別部４０２は、溝掘り作業判定条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２０５）。掘り作業判定条件が成立した場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を「溝掘り作業」に設定し（Ｓ２０６）、図１６に示す処理を終了する。溝掘り作業判定条件が成立しなかった場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、作業状態判別部４０２は、整地／巻き広げ作業判定条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２０７）。整地／巻き広げ作業判定条件が成立した場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を「整地／巻き広げ作業」に設定し（Ｓ２０８）、図１６に示す処理を終了する。整地／巻き広げ作業判定条件が成立しなかった場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、作業状態判別部４０２は、「作業種類」を「その他の作業」に設定し（Ｓ２０９）、図１６に示す処理を終了する。

以上の動作例によれば、作業状態判別装置４００は、「走行状態」、「作業状態」、および「作業種類」を判別することができる。

その際、作業状態判別部４０２は、油圧検出部５０１が検出した油圧と「接地圧」（第１基準圧）とに基づいてブレードリフトシリンダ（油圧シリンダ）のいずれかがブレード１４を接地させた状態であると判定された場合、または、油圧検出部５０１が複数のブレードリフトシリンダ（油圧シリンダ）で検出した複数の油圧に基づく合計値（計算値）と「接地圧」（第１基準圧）とは異なる作業判定圧（第２基準圧）とに基づいて油圧シリンダのいずれかがブレード１４を接地させた状態であると判定された場合、ブレード１４の作業状態が作業中であると判定する。この構成によれば、作業中であるか否かを適切に判定することができる。なお、合計値は、例えば、複数の油圧の差分値等の他の計算値に代えてもよい。

また、作業状態判別部４０２は、油圧検出部５０１が検出した油圧と「接地圧」（第１基準圧）とに基づいてブレードリフトシリンダ（油圧シリンダ）がいずれもブレード１４を接地させた状態ではないと判定され、かつ、検出された油圧の変化量が非変化判定閾値（第１判定圧）と比較して小さい場合、または、油圧検出部５０１が検出した油圧と「接地圧」（第１基準圧）より地面からの距離が離れているときに対応する中空保持判定閾値（第３基準圧）とに基づいてブレードリフトシリンダ（油圧シリンダ）がいずれもブレード１４を接地させた状態ではないと判定された場合、ブレード１４の作業状態が非作業中であると判定する。この構成によれば、作業中を解除するか否かを適切に判定することができる。

また、作業状態判別部４０２は、作業中であると判定した場合に、油圧検出部５０１が複数のブレードリフトシリンダ（油圧シリンダ）で検出した複数の油圧の差が、溝掘り判定閾値（第１判定閾値）以上であるとき、ブレード１４の作業種類が溝掘り作業であると判定する。この構成によれば、溝掘り作業を適切に判別することができる。

また、作業状態判別部４０２は、作業中であると判定した場合に、油圧検出部５０１が複数のブレードリフトシリンダ（油圧シリンダ）で検出した複数の油圧の差が、整地判定閾値（第２判定閾値）未満であるとき、ブレード１４の作業種類が整地または巻き広げ作業であると判定する。この構成によれば、整地または巻き広げ作業を適切に判別することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上記実施形態でコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。

＜付記＞
上記実施形態に記載の作業状態判別装置４００は、例えば以下のように把握される。

（１）作業状態判別装置４００は、作業車両が搭載するブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部の検出結果を取得する取得部と、前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定する作業状態判別部と、を備える。

（２）作業状態判別装置４００は、（１）の作業状態判別装置４００であって、前記作業状態判別部は、前記油圧検出部が検出した油圧と前記第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダがいずれも前記ブレードを接地させた状態ではないと判定され、かつ、検出された油圧の変化量が第１判定圧と比較して小さい場合、または、前記油圧検出部が検出した油圧と前記第１基準圧より地面からの距離が離れているときに対応する第３基準圧とに基づいて前記油圧シリンダがいずれも前記ブレードを接地させた状態ではないと判定された場合、前記ブレードの作業状態が非作業中であると判定する。

（３）作業状態判別装置４００は、（１）または（２）の作業状態判別装置４００であって、前記作業状態判別部は、前記作業中であると判定した場合に、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧の差が、第１判定閾値以上であるとき、前記ブレードの作業種類が溝掘り作業であると判定する。

（４）作業状態判別装置４００は、（１）～（３）の作業状態判別装置４００であって、前記作業状態判別部は、前記作業中であると判定した場合に、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧の差が、第２判定閾値未満であるとき、前記ブレードの作業種類が整地または巻き広げ作業であると判定する。

（５）作業状態判別装置４００は、（１）～（４）の作業状態判別装置４００であって、前記複数の油圧シリンダは、前記ブレードを支持するドローバーを概ね上下方向に駆動する左右１対のリフトシリンダである。

１…モータグレーダ（作業車両）、１１…メインフレーム、１２…ドローバー、１４…ブレード、１５…右ブレードリフトシリンダ、１６…左ブレードリフトシリンダ、１７…ドローバーシフトシリンダ、２３…玉軸、１００…コントローラ、３００…制御システム、４００…作業状態判別装置、４０１…取得部、４０２…作業状態判別部、４０３…閾値記憶部、４０４…記憶・出力部、５１…右ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ、５２…右ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ、６１…左ブレードリフトシリンダヘッド圧力センサ、６２…左ブレードリフトシリンダボトム圧力センサ

Claims (7)

1. 作業車両が搭載するブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部の検出結果を取得する取得部と、
   前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定する作業状態判別部と、
   を備える作業状態判別装置。
2. 前記作業状態判別部は、前記油圧検出部が検出した油圧と前記第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダがいずれも前記ブレードを接地させた状態ではないと判定され、かつ、検出された油圧の変化量が第１判定圧と比較して小さい場合、または、前記油圧検出部が検出した油圧と前記第１基準圧より地面からの距離が離れているときに対応する第３基準圧とに基づいて前記油圧シリンダがいずれも前記ブレードを接地させた状態ではないと判定された場合、前記ブレードの作業状態が非作業中であると判定する
   請求項１に記載の作業状態判別装置。
3. 前記作業状態判別部は、前記作業中であると判定した場合に、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧の差が、第１判定閾値以上であるとき、前記ブレードの作業種類が溝掘り作業であると判定する
   請求項１または２に記載の作業状態判別装置。
4. 前記作業状態判別部は、前記作業中であると判定した場合に、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧の差が、第２判定閾値未満であるとき、前記ブレードの作業種類が整地または巻き広げ作業であると判定する
   請求項３に記載の作業状態判別装置。
5. 前記複数の油圧シリンダは、前記ブレードを支持するドローバーを概ね上下方向に駆動する左右１対のリフトシリンダである
   請求項４に記載の作業状態判別装置。
6. 作業車両が搭載するブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部の検出結果を取得するステップと、
   前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定するステップと、
   を含む作業状態判別方法。
7. ブレードと、
   前記ブレードを油圧で駆動する複数の油圧シリンダと、
   前記複数の油圧シリンダの油圧を検出する油圧検出部と、
   前記油圧検出部の検出結果を取得する取得部と、
   前記油圧検出部が検出した油圧と第１基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、または、前記油圧検出部が複数の前記油圧シリンダで検出した複数の油圧に基づく計算値と前記第１基準圧とは異なる第２基準圧とに基づいて前記油圧シリンダのいずれかが前記ブレードを接地させた状態であると判定された場合、前記ブレードの作業状態が作業中であると判定する作業状態判別部と、
   を備える作業車両。

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