JP5143975B2 - 制御装置及びピッチ角制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブレードのピッチ角を制御する制御装置及びピッチ角制御方法に関する。

一般的に、ブルドーザなどの建設機械は、ブレードを備える。このような建設機械の主な作業形態は、掘削、運土、及び排土であり、ブレードの地面に対する傾斜角度（以下、「ピッチ角」という。）は、作業効率の向上のために、作業形態に応じた適切な角度に調整されることが好ましい。

ここで、オペレータの負担軽減を目的として、ピッチ角を作業形態に応じて自動的に調整する手法（以下、「オートピッチ制御」という。）が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、メインバルブからブレードチルトシリンダに供給される作動油量に基づいて、ブレードチルトシリンダのストローク量を算出することによって、ピッチ角が検知される。ブレードチルトシリンダに供給される作動油量は、メインバルブを構成するブレードチルトシリンダ用バルブの開口面積と、供給時間と、に基づいて算出される。

特開平７−１６６５７５号公報

（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、特許文献１では、オートピッチ制御の実行中にブレードチルトシリンダや他のシリンダへ作動油が供給されると、メインバルブ内においてブレードチルトシリンダ用バルブに供給される作動油が減少してしまう。そのため、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口面積いっぱいに作動油を供給できない場合がある。このような場合、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口面積に基づいて作動油量を算出すれば、算出された作動油量と実際に供給された作動油量との間に誤差が生じてしまうので、ピッチ角を精度良く制御することができない。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、ブレードのピッチ角を精度良く制御可能な制御装置及びピッチ角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）
本発明の第１の態様に係る制御装置は、ブレードと、ブレードチルトシリンダと、ブレードチルトシリンダに繋がり、メインバルブの一部を構成するブレードチルトシリンダ用バルブと、を備える建設機械に設けられ、ブレードの地面に対するピッチ角を自動的に制御する制御装置である。制御装置は、作動油量算出部と、開口度調整部と、を備える。作動油量算出部は、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度と開口積算時間とに基づいて、ブレードチルトシリンダ用バルブを通過する作動油量を算出する。開口度調整部は、ピッチ角を第１角度から第２角度へ変更する旨の要求を受付けた場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブを所定の開口度で開口させ、算出された作動油量が第１角度から第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達した場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる。開口度調整部は、メインバルブからの作動油の供給を必要とする所定の動作の要求を受付けている間、開口度を所定の開口度よりも小さくする。

本発明の第１の態様に係る制御装置によれば、オートピッチ制御の実行中において、所定の動作のためにメインバルブの作動油が使用される場合には、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度が小さくされる。そのため、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口いっぱいの作動油をブレードチルトシリンダに供給しやすくなるので、作動油量算出部によって算出される作動油量と所定の作動油量との間に誤差が生じることを抑制できる。従って、ブレードチルトシリンダのストローク量を精度良く検出できるので、ブレードのピッチ角を精度良く制御することができる。

本発明の第２の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、所定の動作は、ブレードのリフトである。

本発明の第３の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、所定の動作は、進路変更である。

本発明の第４の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、所定の動作は、ブレードのチルトである。

本発明の第５の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、所定の動作は、掘削用のリッパのリフトである。

本発明の第６の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、所定の動作は、掘削用のリッパのチルトである。

本発明の第７の態様に係る制御装置は、第４乃至第６のいずれかの態様に係り、開口度調整部は、所定の動作の要求を受付けている間、ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる。

本発明の第７の態様に係る制御装置によれば、メインバルブから多くの作動油の供給が必要とされる場合に、オートピッチ制御が中断される。そのため、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度をどの程度小さくすれば十分かという困難な予測をする必要がない。従って、算出される作動油量と所定の作動油量との間に誤差が生じることをより抑制できるので、ブレードのピッチ角をより精度良く制御できる。

本発明の第８の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、開口度調整部は、ピッチ角の変更の要求を受付けた場合、受付けた要求に従って開口度を調整する。

本発明の第８の態様に係る制御装置によれば、オートピッチ制御の実行中であっても、オペレータが自主的にピッチ角を変更したい場合には、オペレータの操作が優先される。そのため、オペレータの操作の自由度を向上させることができる。

本発明の第９の態様に係る制御装置は、第１乃至第８のいずれかの態様に係り、開口度調整部は、開口度を所定の開口度よりも小さくしている間、開口度を所定の開口度よりも小さくしている旨をモニタに表示させる。

本発明の第９の態様に係る制御装置によれば、オートピッチ制御が中断されたことや、オートピッチ制御が遅延することをオペレータに効果的に知らせることができる。

本発明の第１０の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、エンジンの回転数を取得するエンジン回転数取得部と、エンジンの回転数に応じて、ブレードチルトシリンダ用バルブの最大開口度を決定する最大開口度決定部と、を備える。所定の開口度は、最大開口度である。

本発明の第１１の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、算出された作動油量が第１角度から第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達したか否かを監視する作動油量監視部を備える。作動油量監視部は、算出された作動油量が所定の作動油量に達したことを開口度調整部に通知する。

本発明の第１２の態様に係る制御装置は、第１の態様に係り、ピッチ角を第１角度から第２角度へ変更する旨の要求を受付けた際におけるブレードの作業形態に応じて、ブレードの次の作業形態を検出する作業形態検出部を備える。所定の作動油量は、検出された次の作業形態に応じて設定される。

本発明の第１３の態様に係るブルドーザは、ブレードと、ブレードを駆動するブレードチルトシリンダと、ブレードチルトシリンダに繋がるブレードチルトシリンダ用バルブを含むメインバルブと、エンジンによって駆動され、メインバルブに作動油を供給する油圧ポンプと、ブレードの地面に対するピッチ角を自動的に制御する制御装置と、を備える。制御装置は、作動油量算出部と、開口度調整部と、を備える。作動油量算出部は、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度と開口積算時間とに基づいて、ブレードチルトシリンダ用バルブを通過する作動油量を算出する。開口度調整部は、ピッチ角を第１角度から第２角度へ変更する旨の要求を受付けた場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブを所定の開口度で開口させ、算出された作動油量が第１角度から第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達した場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる。開口度調整部は、メインバルブからの作動油の供給を必要とする所定の動作の要求を受付けている間、開口度を所定の開口度よりも小さくする。

本発明の第１４の態様に係るピッチ角制御方法は、ブレードと、ブレードチルトシリンダと、ブレードチルトシリンダに繋がり、メインバルブの一部を構成するブレードチルトシリンダ用バルブと、を備える建設機械において、ブレードの地面に対するピッチ角を自動的に制御する方法である。本発明の第１３の態様に係るピッチ角制御方法は、ピッチ角を第１角度から第２角度へ変更する旨の要求を受付けた場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブを所定の開口度で開口させる工程と、メインバルブからの作動油の供給を必要とする所定の動作の要求を受付けている間、開口度を所定の開口度よりも小さくする工程と、ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度と開口積算時間とに基づいて、ブレードチルトシリンダ用バルブを通過する作動油量を算出する工程と、算出された作動油量が第１角度から第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達した場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる工程と、を備える。

（発明の効果）
本発明によれば、ブレードのピッチ角を精度良く制御可能な制御装置及びピッチ角制御方法を提供することができる。

実施形態に係るブルドーザ１の斜視図である。 作業形態に適したブレード４のピッチ角について説明するための図である。 実施形態に係るキャブ２の内部構成を示す斜視図である。 図３の矢印Ａ方向からブレード操作レバー８を見た矢視図である。 実施形態に係る油圧回路２０の構成を示す回路図である。 実施形態に係る制御装置１００の構成を示すブロック図である。 エンジン２１の回転数と最大開口度ＡＰ_ＭＡＸとの関係を示すグラフである。 実施形態に係る制御装置１００の動作を示すフロー図である。 実施形態に係るモニタ１１の表示例を示す模式図である。

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。

なお、本実施形態では、建設機械の一例としてブルドーザについて説明する。

（ブルドーザ１の全体構成）
実施形態に係るブルドーザ１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るブルドーザ１の斜視図である。

ブルドーザ１は、キャブ２、車体フレーム３、ブレード４、リッパ５、および走行装置６を備える。

キャブ２は、オペレータが着座するためのオペレータシート７や各種操作レバーなど（図３参照）を収容する。キャブ２の内部構成については、後述する。

車体フレーム３は、ブレード４、リッパ５、及び走行装置６を支持する。車体フレーム３上には、キャブ２やエンジン２１（図５参照）が載置される。

ブレード４は、車体フレーム３の前方に取り付けられる。ブレード４は、「掘削」と「運土」と「排土」とを行うための作業機である。本実施形態において、ブレード４の地面に対する傾斜角度（以下、「ピッチ角」という。）は、ブレード４の作業形態に応じて自動的に制御（以下、「オートピッチ制御」という。）可能である。

ここで、図２は、作業形態に適したピッチ角について説明するための図である。図２に示すように、掘削及び運土に適した第１角度αは、排土に適した第２角度βよりも小さい。オートピッチ制御の詳細については後述する。

ブレード４は、ブレードリフトシリンダ４１によって上下にリフトされ、ブレードチルトシリンダ４２によってチルト又はピッチされる。ブレード４をピッチさせることによって、ピッチ角を調整可能である。ブレード４をチルトさせることによって、ブレード４の右下端又は左下端と地面との間隔を調整可能である。

リッパ５は、車体フレーム３の後方に取り付けられる。リッパ５は、シャンク５ａと、リッパポイント５ｂと、を有する。シャンク５ａの下端には、リッパポイント５ｂが取り付けられる。リッパポイント５ｂは、走行装置６の牽引力による岩石などの切削及び破砕に用いられる。

リッパ５は、リッパリフトシリンダ５１によって上下にリフトされ、リッパチルトシリンダ５２によってチルトされる。

走行装置６は、車体フレーム３の下方に取り付けられる。走行装置６が有する一対の履帯の独立回転によって、ブルドーザ１は、進路変更可能である。

なお、ブレード４のリフト、ブレード４のチルト、リッパ５のリフト、リッパ４のチルト、及びブルドーザ１の進路変更は、本実施形態に係る「所定の動作」の一例である。「所定の動作」とは、ブレード４のピッチ角の変更とは異なる動作であり、かつ、メインバルブ２３（図５参照）からの作動油の供給を必要とする動作である。

（キャブ２の内部構成）
実施形態に係るキャブ２の内部構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係るキャブ２の内部構成を示す斜視図である。

ブルドーザ１は、キャブ２内において、オペレータシート７、ブレード操作レバー８、リッパ操作レバー９、操向操作レバー１０、及びモニタ１１を備える。

オペレータシート７は、オペレータが着座して運転操作を行う座席である。

ブレード操作レバー８は、オペレータシート７の右側に配置される。ブレード操作レバー８は、ブレード４をリフトさせるブレードリフトシリンダ４１と、ブレード４をチルト又はピッチさせるブレードチルトシリンダ４２と、を駆動する。ブレード操作レバー８は、オペレータの操作に応じて、ブレード操作信号Ｓｂを制御装置１００（図５参照）に送信する。

ここで、図４は、図３の矢印Ａ方向からブレード操作レバー８を見た矢視図である。ブレード操作レバー８は、オートピッチボタン８ａを有する。オートピッチボタン８ａは、ブレード４のオートピッチ制御の開始をオペレータから受付ける。すなわち、オペレータがオートピッチボタン８ａを押すことによって、ピッチ角を作業形態に適した角度（第１角度α又は第２角度β）に変更する旨の要求が受付けられる。オートピッチボタン８ａは、オペレータによって押下された場合、その旨を示すオートピッチ要求信号Ｓａを制御装置１００に送信する。

リッパ操作レバー９は、ブレード操作レバー８の後方に配置される。リッパ操作レバー９は、リッパ５をリフトさせるリッパリフトシリンダ５１と、リッパ５をチルトさせるリッパチルトシリンダ５２と、を駆動する。リッパ操作レバー９は、オペレータの操作に応じて、リッパ操作信号Ｓｒを制御装置１００に送信する。

操向操作レバー１０は、ブルドーザ１のステアリング操作、すなわち、進路変更をオペレータから受付ける。オペレータは、操向操作レバー１０を操作することによって、トランスミッションの速度段の切り換えと、前後左右への進路変更と、を実行できる。操向操作レバー１０は、オペレータの操作に応じて、操向操作信号Ｓｃを制御装置１００に送信する。

モニタ１１は、オペレータシート７の正面に配置される。モニタ１１は、オートピッチ制御機能のＯＮ/ＯＦＦ状態や、オートピッチ制御の実行状態を表示する。モニタ１１は、主表示部１１ａと、タッチキー表示部１１ｂと、を有する。モニタ１１の表示例については後述する。

（油圧回路２０の構成）
実施形態に係る油圧回路２０の構成について、図面を参照しながら説明する。図５は、実施形態に係る油圧回路２０の構成を示す回路図である。

油圧回路２０は、エンジン２１、油圧ポンプ２２、メインバルブ２３、及び制御装置１００を備える。

エンジン２１は、車体フレーム３上に載置される。エンジン２１は、エンジン２１の回転数に連動する駆動力を油圧ポンプ２２に供給する。

油圧ポンプ２２は、エンジン２１から供給される駆動力によって駆動される。油圧ポンプ２２は、メインバルブ２３に作動油を送り出す。

メインバルブ２３は、油圧ポンプ２２から送り出された作動油を、ブレードリフトシリンダ４１と、ブレードチルトシリンダ４２と、リッパリフトシリンダ５１と、リッパチルトシリンダ５２と、走行装置６と、に分配する。メインバルブ２３は、ブレードリフトシリンダ用バルブＶ４１と、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２と、リッパリフトシリンダ用バルブＶ５１と、リッパチルトシリンダ用バルブＶ５２と、走行装置用バルブＶ６と、によって構成されている。各バルブＶは、電磁比例制御弁であり、各バルブＶの開口度（「開口面積」と「開口率」を含む。）ＡＰは、制御装置１００から出力される電流値によって制御可能である。

制御装置１００は、ブレード操作レバー８、リッパ操作レバー９、および操向操作レバー１０それぞれから、ブレード操作信号Ｓｂ、リッパ操作信号Ｓｒ、および操向操作信号Ｓｃを受信する。制御装置１００は、受信した各信号に応じてメインバルブ２３を周知の方法で制御する。

また、制御装置１００は、オートピッチボタン８ａからオートピッチ要求信号Ｓａを受信する。制御装置１００は、オートピッチ要求信号Ｓａに応じてオートピッチ制御を実行する。制御装置１００の構成及び動作については後述する。

（制御装置１００の構成）
実施形態に係る制御装置１００の構成について、図面を参照しながら説明する。図６は、実施形態に係る制御装置１００の構成を示すブロック図である。

制御装置１００は、エンジン回転数取得部１１０、最大開口度決定部１２０、作業形態検出部１３０、作動油量算出部１４０、作動油量監視部１５０、及び開口度調整部１６０を備える。

エンジン回転数取得部１１０は、エンジン２１の回転数を取得する。エンジン回転数取得部１１０は、エンジン２１の回転数を最大開口度決定部１２０にリアルタイムで送信する。

最大開口度決定部１２０は、エンジン２１の回転数に応じて、各バルブＶの開口度ＡＰの最大値（以下、「最大開口度ＡＰ_ＭＡＸ」という。）を決定する。ここで、図７は、エンジン２１の回転数と最大開口度ＡＰ_ＭＡＸとの関係を示すグラフである。最大開口度決定部１２０は、図７に基づいて、エンジン２１の回転数が高いほど最大開口度ＡＰ_ＭＡＸを大きく設定する。最大開口度決定部１２０は、最大開口度ＡＰ_ＭＡＸを開口度調整部１６０にリアルタイムで送信する。

作業形態検出部１３０は、オートピッチ要求信号Ｓａと操向操作信号Ｓｃを受信する。作業形態検出部１３０は、受信したオートピッチ要求信号Ｓａと操向操作信号Ｓｃに基づいて、ブレード４の次の作業形態Ｍを検出する。具体的に、作業形態検出部１３０は、前進中にオートピッチ要求信号Ｓａを受信した場合、次の作業形態Ｍとして、掘削及び運土と排土とを交互に検出する。また、作業形態検出部１３０は、後進中にオートピッチ要求信号Ｓａを受信した場合、次の作業形態Ｍとして、掘削及び運土を検出する。作業形態検出部１３０は、検出されたブレード４の次の作業形態Ｍを作動油量算出部１４０に送信する。

作動油量算出部１４０は、開口度調整部１６０から最大開口度ＡＰ_ＭＡＸと、後述する低開口度ＡＰ_ＬＯＷと、をリアルタイムで受信する。作動油量算出部１４０は、次の作業形態Ｍの受信に応じて、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を通過する作動油量Ｐ（すなわち、ブレードチルトシリンダ４２に供給される作動油量）を算出する。作動油量Ｐは、最大開口度ＡＰ_ＭＡＸ及び低開口度ＡＰ_ＬＯＷと、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口時間と、に基づいて算出可能である。作動油量算出部１４０は、算出された作動油量Ｐを作動油量監視部１５０に通知する。

作動油量監視部１５０は、作動油量算出部１４０によって算出された作動油量Ｐが、次の作業形態Ｍへの変更に必要な所定の作動油量Ｑに達したか否かを監視する。

ここで、「掘削及び運土」から「排土」へ変更する場合における所定の作動油量Ｑは、ブレード４のピッチ角が第１角度αから第２角度βになるまでブレードチルトシリンダ４２をストロークさせるために必要な作動油量である。一方、「排土」から「掘削及び運土」へ変更する場合における所定の作動油量Ｑは、ブレード４のピッチ角が第２角度βから第１角度αになるまでブレードチルトシリンダ４２をストロークさせるために必要な作動油量である。ただし、「掘削及び運土」から「排土」へ変更するために必要な作動油量と、「排土」から「掘削及び運土」へ変更するために必要な作動油量と、は同じであってもよい。

作動油量監視部１５０は、算出された作動油量Ｐが所定の作動油量Ｑに達した場合、その旨を開口度調整部１６０に通知する。

開口度調整部１６０は、ブレード操作信号Ｓｂ、リッパ操作信号Ｓｒ、及び操向操作信号Ｓｃを受信する。開口度調整部１６０は、受信した各操作信号に応じて各バルブＶ（ブレードリフトシリンダ用バルブＶ４１と、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２と、リッパリフトシリンダ用バルブＶ５１と、リッパチルトシリンダ用バルブＶ５２と、を含む。）を周知の手法で制御する。この際、開口度調整部１６０は、各バルブＶの開口度ＡＰを、最大開口度決定部１２０から受信する最大開口度ＡＰ_ＭＡＸに調整する。

開口度調整部１６０は、オートピッチボタン８ａからオートピッチ要求信号Ｓａを受信する。開口度調整部１６０は、オートピッチ要求信号Ｓａの受信に応じて、オートピッチ制御を実行する。具体的に、開口度調整部１６０は、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を最大開口度ＡＰ_ＭＡＸで開口させる。その後、開口度調整部１６０は、算出された作動油量Ｐが所定の作動油量Ｑに達した旨の通知を作動油量監視部１５０から取得した場合、チルトシリンダ用バルブＶ４２を閉口させる。

ここで、開口度調整部１６０は、オートピッチ制御の実行中にオペレータから“所定の動作”の要求を受付けたとき、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度ＡＰを最大開口度ＡＰ_ＭＡＸよりも小さくする。具体的に、開口度調整部１６０は、ブレード４のチルト、リッパ５のリフト、又は、リッパ５のチルトの要求を受付けたとき、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を一旦閉口させる（すなわち、開口度を“０”まで小さくする）。これによって、オートピッチ制御は中断する。また、開口度調整部１６０は、ブレード４のリフト、又は、ブルドーザ１の進路変更の要求を受付けたとき、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度を低開口度ＡＰ_ＬＯＷ（例えば、最大開口度ＡＰ_ＭＡＸの５０％程度）まで小さくする。これによって、オートピッチ制御は遅延する。

なお、“所定の動作”とは、上述の通り、ブレード４のピッチ角の変更とは異なる動作であり、かつ、メインバルブ２３（図５参照）からの作動油の供給を必要とする動作のことである。開口度調整部１６０は、所定の動作が要求されたことを、ブレード操作信号Ｓｂ、リッパ操作信号Ｓｒ、および操向操作信号Ｓｃに基づいて検知する。

開口度調整部１６０は、所定の動作の要求が受付けられている間、所定の動作に対応する各バルブＶを開口させる。開口度調整部１６０は、所定の動作の要求が終了した場合、所定の動作に対応する各バルブＶを閉口させる。

さらに、開口度調整部１６０は、オートピッチ制御の実行中にオペレータから“ブレード４のピッチ角の変更”の要求を受付けたとき、オペレータの要求に従って、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度ＡＰを調整する。これによって、オートピッチ制御は自動的に終了する。

なお、開口度調整部１６０は、オートピッチ制御の実行中、オートピッチ制御が実行中であることをモニタ１１に表示させる。開口度調整部１６０は、オートピッチ制御の実行中に開口度ＡＰを最大開口度ＡＰ_ＭＡＸよりも小さくしている間、その旨をモニタ１１に表示させる。モニタ１１の表示例については後述する。

（制御装置１００の動作）
実施形態に係る制御装置１００の動作について、図面を参照しながら説明する。図８は、実施形態に係る制御装置１００の動作を示すフロー図である。以下においては、オートピッチ制御の動作について主に説明する。

ステップＳ１０において、制御装置１００は、オートピッチ要求信号Ｓａを受信したか否かを判定する。オートピッチ要求信号Ｓａを受信した場合、処理はステップＳ２０に進む。オートピッチ要求信号Ｓａを受信していない場合、処理はステップＳ１０を繰り返す。

ステップＳ２０において、制御装置１００は、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を最大開口度ＡＰ_ＭＡＸで開口させる。これによって、オートピッチ制御が始まる。

ステップＳ３０において、制御装置１００は、オペレータからブレード４のリフト又は進路変更の要求を受付けたか否かを判定する。オペレータから要求を受付けた場合、処理はステップＳ４０に進む。オペレータから要求を受付けていない場合、処理はステップＳ５０に進む。

ステップＳ４０において、制御装置１００は、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度を、最大開口度ＡＰ_ＭＡＸから低開口度ＡＰ_ＬＯＷに低減させる。これによって、オートピッチ制御は遅延する。その後、処理はステップＳ３０に戻る。

ステップＳ５０において、制御装置１００は、オペレータからブレード４のチルト、リッパ５のリフト、又はリッパ５のチルトの要求を受付けたか否かを判定する。オペレータから要求を受付けた場合、処理はステップＳ６０に進む。オペレータから要求を受付けていない場合、処理はステップＳ７０に進む。

ステップＳ６０において、制御装置１００は、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を一旦閉口させる。これによって、オートピッチ制御は中断する。その後、処理はステップＳ３０に戻る。

ステップＳ７０において、制御装置１００は、オペレータからブレード４のピッチ角の変更の要求を受付けたか否かを判定する。オペレータから要求を受付けた場合、オートピッチ制御は自動的に終了する。オペレータから要求を受付けていない場合、処理はステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０において、制御装置１００は、算出された作動油量Ｐが所定の作動油量Ｑに達したか否かを判定する。所定の作動油量Ｑに達した場合、処理は終了する。所定の作動油量Ｑに達していない場合、処理はステップＳ１０に戻ることによって、オートピッチ制御は継続する。

（モニタ１１の表示例）
実施形態に係るモニタ１１の表示例について、図面を参照しながら説明する。図９は、実施形態に係るモニタ１１の表示例を示す模式図である。

モニタ１１は、主表示部１１ａと、タッチキー表示部１１ｂと、を有する。主表示部１１ａは、各種機能及びその状態を表示する。タッチキー表示部１１ｂは、各種機能のＯＮ/ＯＦＦやモードを切り換える各種タッチキーを表示する。

主表示部１１ａは、オートピッチ制御表示領域１１１を有する。オートピッチ制御表示領域１１１は、オートピッチ制御機能のＯＮ／ＯＦＦ状態と、オートピッチ制御の実行状態と、を表示するための領域である。

タッチキー表示部１１ｂには、オートピッチ制御機能ＯＮ／ＯＦＦボタン１１２が表示される。オートピッチ制御機能ＯＮ／ＯＦＦボタン１１２は、オートピッチ制御機能のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えるためのタッチボタンである。

まず、オペレータがブルドーザ１にキーオンした場合、オートピッチ制御機能は初期状態としてＯＦＦされており、オートピッチ制御表示領域１１１には何も表示されない。

次に、オペレータがオートピッチ制御機能ＯＮ／ＯＦＦボタン１１２をタッチすると、オートピッチ制御機能がＯＮされ、オートピッチ制御表示領域１１１にオートピッチ制御機能ＯＮアイコン１１３が青色又は緑色に点灯する。

次に、オペレータがオートピッチボタン８ａを押下すると、オートピッチ制御が開始され、オートピッチ制御機能ＯＮアイコン１１３は黄色に点灯する。

次に、オペレータが所定の動作を要求すると、オートピッチ制御機能ＯＮアイコン１１３は点滅する。これによって、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度ＡＰが最大開口度ＡＰ_ＭＡＸより小さくされていること（すなわち、オートピッチ制御が遅延又は中断していること）がオペレータに知らされる。

次に、オペレータによる所定の動作の要求が終了した場合、オートピッチ制御機能ＯＮアイコン１１３は点灯状態に復帰する。

次に、オートピッチ制御が実行終了した場合、オートピッチ制御機能ＯＮアイコン１１３は消灯する。

（作用及び効果）
（１）本実施形態に係る制御装置１００は、開口度調整部１６０を備える。開口度調整部１６０は、ブレード４のピッチ角を第１角度αから第２角度βへ変更する旨の要求をオペレータから受付けた場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を最大開口度ＡＰ_ＭＡＸで開口させる。開口度調整部１６０は、算出された作動油量Ｐが所定の作動油量Ｑに達した場合に、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を閉口させる。また、開口度調整部は、メインバルブ２３からの作動油の供給を必要とする所定の動作の要求をオペレータから受付けている間、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度ＡＰを最大開口度ＡＰ_ＭＡＸよりも小さくする。

このように、オートピッチ制御の実行中において、所定の動作のためにメインバルブ２３の作動油が使用される場合、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度ＡＰが小さくされる。そのため、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口いっぱいの作動油をブレードチルトシリンダ４２に供給しやすくなるので、作動油量算出部１４０によって算出される作動油量Ｐと所定の作動油量Ｑとの間に誤差が生じることを抑制できる。従って、ブレードチルトシリンダ４２のストローク量を精度良く検出できるので、ブレード４のピッチ角を精度良く制御することができる。

（２）制御装置１００は、所定の動作が、ブレード４のチルト、リッパ５のリフト、又は、リッパ５のチルトである場合、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を閉口させる。

このように、メインバルブ２３から多くの作動油の供給が必要とされる場合に、オートピッチ制御が中断される。そのため、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度ＡＰをどの程度小さくすれば十分かという困難な予測をする必要がない。従って、算出される作動油量Ｐと所定の作動油量Ｑとの間に誤差が生じることをより抑制できるので、ブレード４のピッチ角をより精度良く制御できる。

（３）制御装置１００は、ブレード４のピッチ角の変更の要求をオペレータから受付けた場合、オペレータの要求に従って開口度ＡＰを調整する。

このように、オートピッチ制御の実行中であっても、オペレータが自主的にピッチ角を変更したい場合には、オペレータの操作が優先される。そのため、オペレータの操作の自由度を向上させることができる。

（４）制御装置１００は、開口度ＡＰを最大開口度ＡＰ_ＭＡＸよりも小さくしている間、その旨をモニタ１１に表示させる。

従って、オートピッチ制御が中断されたことや、オートピッチ制御が遅延することをオペレータに効果的に知らせることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

（Ａ）上記実施形態において、ブルドーザ１は、リッパ５を備えることとしたが、リッパ５を備えていなくてもよい。

（Ｂ）上記実施形態において、制御装置１００は、オートピッチ制御の実行中にブレード４のリフト又は進路変更の要求を受付けた場合、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度を低減させることしたが、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を閉口させてもよい。

（Ｃ）上記実施形態において、制御装置１００は、オートピッチ制御の実行中にブレード４のチルト、リッパ５のリフト、又はリッパ５のチルトの要求を受付けた場合、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２を閉口させることしたが、ブレードチルトシリンダ用バルブＶ４２の開口度を低減させてもよい。

（Ｄ）上記実施形態では、ブレード４のピッチ角を、掘削及び運土に適した第１角度αと、排土に適した第２角度βと、の間で変更するケースについて説明したが、これに限られるものではない。ブレード４のピッチ角は、掘削に適した第１角度αと、排土に適した第２角度βと、運土に適した第３角度γと、の間で変更されてもよい。

（Ｅ）上記実施形態において特に触れていないが、制御装置１００は、操向操作レバー１０が後進又はニュートラルの場合に、ブレードチルトシリンダ４２の最大ストローク位置と最小ストローク位置とを取得することによって、ブレード４のピッチ角を所定の基準角度（例えば、第１角度αなど）にリセットしてもよい。これによって、オートピッチ制御が実行されるごとに誤差が増大することを抑制できるので、ブレード４のピッチ角をより精度良く制御することができる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明に係る制御装置及びピッチ角制御方法によれば、ブレードのピッチ角を精度良く制御することができるので、建設機械分野において有用である。

１…ブルドーザ
２…キャブ
３…車体フレーム
４…ブレード
４１…ブレードリフトシリンダ
Ｖ４１…ブレードリフトシリンダ用バルブ
４２…ブレードチルトシリンダ
Ｖ４２…ブレードチルトシリンダ用バルブ
５…リッパ
５１…リッパリフトシリンダ
Ｖ５１…リッパリフトシリンダ用バルブ
５２…リッパチルトシリンダ
Ｖ５２…リッパチルトシリンダ用バルブ
６…走行装置
７…オペレータシート
８…ブレード操作レバー
８ａ…オートピッチボタン
９…リッパ操作レバー
１０…操向操作レバー
１１…モニタ
１１ａ…主表示部
１１ｂ…タッチキー表示部
１１１…オートピッチ制御表示領域
１１２…オートピッチ制御機能ＯＮ／ＯＦＦボタン
１１３…オートピッチ制御機能ＯＮアイコン
２０…油圧回路
２１…エンジン
２２…油圧ポンプ
２３…メインバルブ
１００…制御装置
１１０…エンジン回転数取得部
１２０…最大開口度決定部
１３０…作業形態検出部
１４０…作動油量算出部
１５０…作動油量監視部
１６０…開口度調整部
ＡＰ…開口度
ＡＰ_ＭＡＸ…最大開口度
ＡＰ_ＬＯＷ…低開口度
Ｓａ…オートピッチ要求信号
Ｓｂ…ブレード操作信号
Ｓｃ…操向操作信号
Ｓｒ…リッパ操作信号
Ｐ…算出された作動油量
Ｑ…所定の作動油量

Claims (14)

1. ブレードと、ブレードチルトシリンダと、前記ブレードチルトシリンダに繋がり、メインバルブの一部を構成するブレードチルトシリンダ用バルブと、を備える建設機械に設けられ、前記ブレードの地面に対するピッチ角を自動的に制御する制御装置であって、
   前記ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度と開口積算時間とに基づいて、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを通過する作動油量を算出する作動油量算出部と、
   前記ピッチ角を第１角度から第２角度へ変更する旨の要求を受付けた場合に、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを所定の開口度で開口させ、算出された前記作動油量が前記第１角度から前記第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達した場合に、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる開口度調整部と、
   を備え、
   前記開口度調整部は、前記メインバルブからの作動油の供給を必要とする所定の動作の要求を受付けている間、前記開口度を前記所定の開口度よりも小さくする、
   制御装置。
2. 前記所定の動作は、前記ブレードのリフトである、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記所定の動作は、進路変更である、
   請求項１に記載の制御装置。
4. 前記所定の動作は、前記ブレードのチルトである、
   請求項１に記載の制御装置。
5. 前記所定の動作は、掘削用のリッパのリフトである、
   請求項１に記載の制御装置。
6. 前記所定の動作は、掘削用のリッパのチルトである、
   請求項１に記載の制御装置。
7. 前記開口度調整部は、前記所定の動作の要求を受付けている間、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる、
   請求項４乃至６のいずれかに記載の制御装置。
8. 前記開口度調整部は、前記ピッチ角の変更の要求を受付けた場合、受付けた前記要求に従って前記開口度を調整する、
   請求項１に記載の制御装置。
9. 前記開口度調整部は、前記開口度を前記所定の開口度よりも小さくしている間、前記開口度を前記所定の開口度よりも小さくしている旨をモニタに表示させる、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の制御装置。
10. エンジンの回転数を取得するエンジン回転数取得部と、
    前記エンジンの回転数に応じて、前記ブレードチルトシリンダ用バルブの最大開口度を決定する最大開口度決定部と、
    を備え、
    前記所定の開口度は、前記最大開口度である、
    請求項１に記載の制御装置。
11. 算出された前記作動油量が前記第１角度から前記第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達したか否かを監視する作動油量監視部を備え、
    前記作動油量監視部は、算出された前記作動油量が前記所定の作動油量に達したことを前記開口度調整部に通知する、
    請求項１に記載の制御装置。
12. 前記ピッチ角を前記第１角度から前記第２角度へ変更する旨の要求を受付けた際における前記ブレードの作業形態に応じて、前記ブレードの次の作業形態を検出する作業形態検出部を備え、
    前記所定の作動油量は、検出された前記次の作業形態に応じて設定される、
    請求項１に記載の制御装置。
13. ブレードと、
    前記ブレードを駆動するブレードチルトシリンダと、
    前記ブレードチルトシリンダに繋がるブレードチルトシリンダ用バルブを含むメインバルブと、
    エンジンによって駆動され、前記メインバルブに作動油を供給する油圧ポンプと、
    前記ブレードの地面に対するピッチ角を自動的に制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度と開口積算時間とに基づいて、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを通過する作動油量を算出する作動油量算出部と、
    前記ピッチ角を第１角度から第２角度へ変更する旨の要求を受付けた場合に、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを所定の開口度で開口させ、算出された前記作動油量が前記第１角度から前記第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達した場合に、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる開口度調整部と、
    を有し、
    前記開口度調整部は、前記メインバルブからの作動油の供給を必要とする所定の動作の要求を受付けている間、前記開口度を前記所定の開口度よりも小さくする、
    ブルドーザ。
14. ブレードと、ブレードチルトシリンダと、前記ブレードチルトシリンダに繋がり、メインバルブの一部を構成するブレードチルトシリンダ用バルブと、を備える建設機械において、前記ブレードの地面に対するピッチ角を自動的に制御するピッチ角制御方法であって、
    前記ピッチ角を第１角度から第２角度へ変更する旨の要求を受付けた場合に、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを所定の開口度で開口させる工程と、
    前記メインバルブからの作動油の供給を必要とする所定の動作の要求を受付けている間、前記開口度を前記所定の開口度よりも小さくする工程と、
    前記ブレードチルトシリンダ用バルブの開口度と開口積算時間とに基づいて、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを通過する作動油量を算出する工程と、
    算出された前記作動油量が前記第１角度から前記第２角度へ変更するために必要な所定の作動油量に達した場合に、前記ブレードチルトシリンダ用バルブを閉口させる工程と、
    を備えるピッチ角制御方法。

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