JP5391345B1 - ブルドーザ及びブレード制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータの意図に応じたブレード制御を実行可能なブルドーザ及びブレード制御方法を提供する。
【解決手段】ブルドーザ１００は、ブレード４０と、ブレード操作レバー２７０と、ブレード制御部２１５とを備える。ブレード操作レバー２７０は、ブレード４０の下降指示信号、保持指示信号及び上昇指示信号を出力する。ブレード制御部２１５は、設計面に対するブレード４０の高さを自動制御しつつ、下降指示信号又は上昇指示信号が入力された場合には、それに応じてブレード４０の高さを制御する。ブレード制御部２１５は、トランスミッション１２ｂが前進状態とは異なる状態から前記前進状態に切り替えられた後に、下降指示信号と保持指示信号が順に入力されたとき、ブレード４０を地面ＧＬまで下降させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、作業機であるブレードを備えるブルドーザ及びそのブルドーザにおけるブレード制御方法に関する。

作業車両の一つであるブルドーザは、履帯式走行装置を持ち、車両前側に作業機として土工板（ブレード）を備えたトラクタである。ブレードは、地表の土石などを押して運ぶドージング、地面を平らに均す整地、などの作業に用いられる。

従来、自動運転でのドージング作業中に、トランスミッションが前進状態に切り替えられたことに応じて、ブレードの下端が地面と接触するまでブレードを自動的に下降させる手法が提案されている（特許文献１参照）。この手法によれば、前後進が繰り返されるドージング作業を簡便に開始できるようオペレータを補助することができる。

なお、自動運転には、掘削モードと整地モードとが一般的に含まれている。掘削モードとは、ブレードが設計面よりも下降しないように監視しながら、ブレードに掛かる負荷が所定範囲に入るように、設計面に対するブレードの高さを自動調節するモードである。整地モードとは、ブレードの刃先が設計面に沿って移動するように、設計面に対するブレードの高さを自動調節するモードである。

米国特許第５５５５９４２号明細書

しかしながら、特許文献１の手法によると、所望の地点までブルドーザを前進させてからドージング作業を開始したい場合であっても、トランスミッションが前進状態に切り替えられたことに応じてブレードが自動的に下降してしまう。そのため、所望の地点までブルドーザを一旦前進させたい場合には、自動運転を終了させてからトランスミッションを前進状態に切り替える必要がある。

このように、特許文献１の手法では、ブレード制御にオペレータの意図を適格に反映させることができないという問題がある。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、オペレータの意図に応じたブレード制御を実行可能なブルドーザ及びブレード制御方法を提供することを目的とする。

第１の態様に係るブルドーザは、ブレードと、ブレード操作レバーと、ブレード制御部と、を備える。ブレードは、上下揺動可能に車体に取り付けられた作業機である。ブレード操作レバーは、ブレードの下降指示信号、保持指示信号及び上昇指示信号を出力する。ブレード制御部は、下降指示信号又は上昇指示信号が入力された場合に、下降指示信号又は上昇指示信号に応じて、ブレードの高さを制御する。ブレード制御部は、トランスミッションが前進状態とは異なる状態から前進状態に切り替えられた後に、下降指示信号と保持指示信号が順に入力されたとき、ブレードを所定位置まで下降させる。

第１の態様に係るブルドーザによれば、前後進の繰り返し作業におけるオペレータのブレード操作による負荷が軽減される。同時に、オペレータからのブレードの下降指示信号をトリガーとしてブレードの自動下降動作が実行されるため、オペレータの意に反してブレードの自動下降動作が実行されることを抑制できる。従って、オペレータの意図に応じたブレードの制御を実行することができる。

第２の態様に係るブルドーザは、第１の態様に係り、ブレード制御部は、入力された下降指示信号に対応するブレード操作レバーの操作量に基づく下降速度で、ブレードを所定位置まで下降させる。

第２の態様に係るブルドーザによれば、オペレータが所望する下降速度でブレードの自動下降動作が実行されるため、よりオペレータの意図に応じたブレードの制御を実行することができる。

第３の態様に係るブルドーザは、第２の態様に係り、ブレード制御部は、ブレード操作レバーの操作量として、保持指示信号が入力される直前に所定時間保持された操作量を用いる。

第３の態様に係るブルドーザによれば、オペレータが最後に入力した操作量に基づいてブレードが制御されるため、オペレータの意図を自動下降動作により反映させることができる。

第４の態様に係るブルドーザは、第２の態様に係り、ブレード制御部は、ブレード操作レバーの操作量が第１の値で第１の時間保持された後に、第１の値よりも小さい第２の値で第２の時間保持されてから０に戻った場合、第２の値に基づいて下降速度を決定する。

第４の態様に係るブルドーザによれば、オペレータによるブレード操作レバーの細かい操作を自動下降動作に反映させることができる。

第５の態様に係るブルドーザは、ブレードと、ブレード操作レバーと、ブレード制御部と、を備える。ブレードは、上下揺動可能に車体に取り付けられた作業機である。ブレード操作レバーは、ブレードの下降指示信号、保持指示信号及び上昇指示信号を出力する。ブレード制御部は、下降指示信号又は上昇指示信号が入力された場合に、下降指示信号又は上昇指示信号に応じて、ブレードの高さを制御する。ブレード制御部は、トランスミッションが後進状態とは異なる状態から後進状態に切り替えられた後に、上昇指示信号と保持指示信号が順に入力されたとき、ブレードを所定位置まで上昇させる。

第５の態様に係るブルドーザによれば、前後進の繰り返し作業におけるオペレータのブレード操作による負荷が軽減される。同時に、オペレータからのブレードの上昇指示信号をトリガーとしてブレードの自動上昇動作が実行されるため、オペレータの意に反してブレードの自動上昇動作が実行されることを抑制できる。従って、オペレータの意図に応じたブレードの制御を実行することができる。

第６の態様に係るブルドーザのブレード制御方法は、上下揺動可能に車体に取り付けられる作業機であるブレードを備えるブルドーザにおけるブレード制御方法である。このブレード制御方法は、トランスミッションを前進状態とは異なる状態から前進状態に切り替える工程と、ブレードの下降指示信号と保持指示信号を順に出力する工程と、掘削対象の目標形状を示す３次元の設計地形である設計面の上方の所定位置までブレードを下降させる工程と、を備える。

第６の態様に係るブルドーザのブレード制御方法によれば、前後進の繰り返し作業におけるオペレータのブレード操作による負荷が軽減されるとともに、オペレータの意図に応じたブレードの制御を実行することができる。

本発明によれば、オペレータの意図を反映しつつ簡略化されたブレード操作可能な制御装置、作業機械及びブレード制御方法を提供することができる。

ブルドーザの全体構成を示す側面図 ブルドーザの構成を示す模式図 ブルドーザの内部構成を示すブロック図 ブレードコントローラの機能を示すブロック図 自動運転でのドージング作業を説明するための図 自動下降動作における下降速度の決定手法を説明するための図 ブレードの自動下降動作を説明するためのフローチャート ブルドーザの動作状態を示すタイムチャート

以下、実施形態に係るブルドーザ１００の構成について、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。

《ブルドーザ１００の外観構成》
図１は、ブルドーザ１００の外観構成を示す側面図である。

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、リフト油圧シリンダ５０と、アングル油圧シリンダ６０と、チルト油圧シリンダ７０と、ＧＰＳレシーバ８０と、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）９０と、一対のスプロケット９５と、を備える。

車体１０は、運転室１１と機器室１２とを有する。運転室１１には、後述する自動運転スイッチ２６０、ブレード操作レバー２７０、シフトレバー２８０（それぞれ図３参照）及び運転席（不図示）が配置されている。機器室１２には、エンジン１２ａ及びハイドロリック・スタティック・トランスミッション１２ｂが収容される。また、機器室１２には、後述するブレードコントローラ２１０、比例制御弁２２０、油圧ポンプ２３０、油圧センサ２４０及び設計面データ格納部２５０（図３参照）が配置される。

走行装置２０は、一対の履帯（図１では、左側の履帯のみ図示）、スプロケット９５及びアイドラによって構成される。走行装置２０は、車体１０の下部に取り付けられる。一対のスプロケット９５の駆動に応じて一対の履帯が回転することによってブルドーザ１００は走行する。

リフトフレーム３０は、車幅方向（すなわち、左右方向）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、車幅方向に平行な軸線Ｘを中心として上下揺動可能に車体１０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。

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、を有する。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、整地作業や掘削作業において地面ＧＬに挿入される刃先４０Ｐが形成されている。

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、ブレード４０は、軸線Ｘを中心として上下揺動される。

ここで、図２は、ブルドーザ１００の構成を示す模式図である。図２では、ブレード４０の原点位置が二点鎖線で示されている。ブレード４０が原点位置に位置する場合、ブレード４０の刃先４０Ｐは地面ＧＬに接地する。図２に示すように、ブルドーザ１００は、リフトシリンダセンサ５０Ｓを備える。リフトシリンダセンサ５０Ｓは、ロッドの位置を検出するための回転ローラと、ロッドの位置を原点復帰するための磁力センサと、によって構成される。リフトシリンダセンサ５０Ｓは、リフトシリンダ５０のストローク長さ（以下、「リフトシリンダ長Ｌ」という。）を検出する。後述するように、ブレードコントローラ２１０（図３参照）は、リフトシリンダ長Ｌに基づいてブレード４０のリフト角θを算出する。リフト角θは、ブレード４０の原点位置からの下降角度、すなわち、刃先４０Ｐの地中への貫入深さに対応する。ブレード４０を原点位置から下降させた状態で前進することによって、ブルドーザ１００による掘削作業が行われる。

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軸線Ｙを中心として揺動する。

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、球関節部３１とピッチ支持リンク３２の下端部とを結んだ軸線Ｚを中心として揺動する。

ＧＰＳレシーバ８０は、運転室１１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、自機の位置の演算に用いられるＧＰＳデータを受信する。

ＩＭＵ９０は、慣性計測装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）であり、水平に対する前後左右の車体傾斜角を示す車体傾斜角データを取得する。ＩＭＵ９０は、車体傾斜角データをブレードコントローラ２１０に送信する。

一対のスプロケット９５は、機器室１２に収容されるエンジン１２ａによって駆動される。トランスミッション１２ｂが前進状態の場合、一対のスプロケット９５によって走行装置２０は前進方向に駆動され、トランスミッション１２ｂが後進状態の場合、一対のスプロケット９５によって走行装置２０は後進方向に駆動される。また、トランスミッション１２ｂがニュートラル状態の場合、走行装置２０は駆動されない。

《ブルドーザ１００の内部構成》
図３は、ブルドーザ１００の内部構成を示すブロック図である。ブルドーザ１００は、ブレードコントローラ２１０、比例制御弁２２０、油圧ポンプ２３０、油圧センサ２４０、設計面データ格納部２５０、自動運転スイッチ２６０、ブレード操作レバー２７０及びシフトレバー２８０を備える。

ブレードコントローラ２１０は、自動運転スイッチ２６０からドージング作業の自動運転開始指示信号を取得した場合、リフトシリンダ長Ｌ、ＧＰＳデータ、車体傾斜角データ、設計面データ及び圧力データに基づいて、設計面に対するブレード４０の高さを自動調節しながらドージング作業を実行する。このようなドージング作業の自動運転には、掘削モードと整地モードがある。掘削モードとは、刃先４０Ｐが設計面よりも下降しないように監視しながら、ブレード４０に掛かる負荷（以下、「ブレード負荷」という。）が目標範囲に入るように、設計面に対するブレード４０の高さを自動調節するモードである。整地モードとは、ブレード４０の刃先４０Ｐが設計面に沿って移動するように、設計面に対するブレード４０の高さを自動調節するモードである。

一方で、ブレードコントローラ２１０は、ドージング作業の自動運転中であっても、オペレータがブレード操作レバー２７０を操作した場合には、オペレータの操作に応じてブレード４０の高さを調節する。

さらに、ブレードコントローラ２１０は、ドージング作業の自動運転中にトランスミッション１２ｂが前進状態に切り替えられた場合、オペレータがブレード４０を手動操作で下降させたことに応じて、ブレード４０を所定位置まで自動的に下降させる。この自動降下に関するブレードコントローラ２１０の機能構成及び動作については後述する。

なお、ブレードコントローラ２１０は、ブレード４０を上昇又は下降させる場合、制御信号（電流）を比例制御弁２２０に出力する。

比例制御弁２２０は、リフトシリンダ５０と油圧ポンプ２３０の間に配置される。比例制御弁２２０の開口度は、ブレードコントローラ２１０からの制御信号（電流）によって調整される。

油圧ポンプ２３０は、エンジン１２ａと連動しており、一対のスプロケット９５を駆動するために作動油を供給する。また、油圧ポンプ２３０は、比例制御弁２２０を介してリフトシリンダ５０に作動油を供給する。

油圧センサ２４０は、油圧ポンプ２３０から一対のスプロケット９５に供給される作動油の圧力を検出する。油圧センサ２４０によって検出される圧力は、走行装置２０の牽引力に対応している。そのため、ブレード負荷は、油圧センサ２４０によって検出される圧力に基づいて測定可能である。

設計面データ格納部２５０は、作業エリア内における掘削対象の目標形状を示す３次元の設計地形である設計面の位置および形状を示す設計面データを記憶している。

自動運転スイッチ２６０は、オペレータ操作に応じて、自動運転の開始/終了指示信号をブレードコントローラ２１０に出力する。

自動運転スイッチ２６０には、掘削モードと整地モードを切り替えるための切り替えスイッチ２６０ａが設けられている。自動運転スイッチ２６０がブレードコントローラ２１０に出力する自動運転の開始/終了指示信号には、掘削モードか整地モードかを示す情報が含まれる。

ブレード操作レバー２７０は、オペレータがブレード４０を手動運転するための操作具である。ブレード操作レバー２７０は、保持位置Ｓから最大下降位置Ｄ_ＭＡＸまで傾倒可能であり、保持位置Ｓから最大上昇位置Ｕ_ＭＡＸまで傾倒可能である。

ブレード操作レバー２７０は、保持位置Ｓで静止している場合、保持指示信号をブレードコントローラ２１０に出力する。ブレード操作レバー２７０は、保持位置Ｓから最大下降位置Ｄ_ＭＡＸ側に傾倒された場合、ブレード４０の下降指示信号をブレードコントローラ２１０に出力する。ブレード操作レバー２７０は、保持位置Ｓから最大上昇位置Ｕ_ＭＡＸ側に傾倒された場合、ブレード４０の上昇指示信号をブレードコントローラ２１０に出力する。下降指示信号及び上昇指示信号には、ブレード操作レバー２７０の操作量Ｖを示す情報が含まれている。一実施形態では、下降指示信号を出力する操作量Ｖは正の値、保持指示信号を出力する操作量Ｖはゼロ（“０”）、上昇指示信号を出力する操作量Ｖは負の値とされる。操作量Ｖは、ブレード４０の下降速度及び上昇速度に対応しており、操作量Ｖの絶対値が大きいほどブレード４０の下降速度及び上昇速度が大きくなる。ブレード操作レバー２７０の操作量Ｖは、例えば、保持位置Ｓからの傾倒角によって示すことができる。

シフトレバー２８０は、オペレータがトランスミッション１２ｂを前進状態、後進状態及びニュートラル状態のいずれかに設定するための操作具である。シフトレバー２８０は、ニュートラル位置Ｎから前進位置Ｆ及び後進位置Ｒへ移動可能である。シフトレバー２８０は、ニュートラル位置Ｎ、前進位置Ｆ及び後進位置Ｒのいずれに位置しているかを示すシフト位置データをブレードコントローラ２１０に出力する。

《ブレードコントローラ２１０の機能》
図４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。図５は、自動運転でのドージング作業を説明するための模式図である。

図４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、ブレード負荷判定部２１２と、ブレード座標取得部２１３と、距離取得部２１４と、ブレード制御部２１５と、を有する。

ブレード負荷取得部２１１は、一対のスプロケット９５に供給される作動油の圧力データを油圧センサ２４０から取得する。ブレード負荷取得部２１１は、圧力データに基づいて、ブレード４０に掛かるブレード負荷を取得する。

ブレード負荷判定部２１２は、ブレード負荷取得部２１１によって取得されたブレード負荷が所定範囲に入っているか否かを判定する。ブレード負荷判定部２１２は、判定結果をブレード制御部２１５に通知する。

ブレード座標取得部２１３は、リフトシリンダ長Ｌ、ＧＰＳデータ及び車体傾斜角データを取得する。ブレード座標取得部２１３は、ＧＰＳデータに基づいて、ＧＰＳレシーバ８０のグローバル座標を演算する。ブレード座標取得部２１３は、リフトシリンダ長Ｌに基づいて、リフト角θ（図２参照）を算出する。ブレード座標取得部２１３は、リフト角θと車体寸法データに基づいて、ＧＰＳレシーバ８０に対するブレード４０（具体的には、ブレード刃先４０Ｐ）のローカル座標を演算する。ブレード座標取得部２１３は、ＧＰＳレシーバ８０のグローバル座標とブレード４０のローカル座標と車体傾斜角データに基づいて、ブレード４０のグローバル座標を演算する。

距離取得部２１４は、ブレード４０のグローバル座標及び設計面データを取得する。距離取得部２１４は、ブレード４０のグローバル座標及び設計面データに基づいて、設計面に垂直な方向における設計面とブレード４０の距離を演算する。

ブレード制御部２１５は、自動運転スイッチ２６０から自動運転開始指示を取得すると、掘削モード又は整地モードでドージング作業の自動運転を開始する。ブレード制御部２１５は、自動運転スイッチ２６０から自動運転終了指示を取得すると、ドージング作業の自動運転を終了する。

ブレード制御部２１５は、掘削モードでドージング作業を自動運転する場合、ブレード負荷判定部２１２の判定結果を参照して、ブレード負荷が目標範囲に入るように、設計面に対するブレード４０の高さを自動調節する。この場合、ブレード制御部２１５は、距離取得部２１４によって算出された設計面に対するブレード４０の距離を参照して、ブレード４０が設計面よりも下降しないよう監視する。一方で、ブレード制御部２１５は、整地モードでドージング作業を自動運転する場合、距離取得部２１４によって算出された設計面に対するブレード４０の距離を参照して、ブレード４０を設計面から所定間隔（≧０）の位置に保持する。

端的なドージング作業では、最初の工程で掘削モードにより作業が行われ、次の工程で整地モードにより作業が行われる。このドージング作業中、ブルドーザは第１地点から第２地点の間を繰り返し走行する。

第１地点から第２地点までドージング作業を行った後にオペレータがシフトレバー２８０を後進位置Ｒにすると、ブレード制御部２１５には、後進位置Ｒを示すシフト位置データがシフトレバー２８０から入力される。ブレード制御部２１５は、後進位置Ｒを示すシフト位置データを取得すると、図５（ａ）に示すように、ブレード４０を原点位置よりも高い位置まで上昇させる。

第２地点から第１地点までブルドーザ１００を後進させた後にオペレータがシフトレバー２８０を前進位置Ｆにすると、ブレード制御部２１５には、前進位置Ｆを示すシフト位置データがシフトレバー２８０から入力される。この時点において、ブレード制御部２１５は、図５（ｂ）に示すように、ブレード４０を原点位置よりも高い位置で保持する。

続いて、オペレータがブレード操作レバー２７０を保持位置Ｓから最大下降位置Ｄ_ＭＡＸ側に傾倒させると、ブレード制御部２１５には、ブレード操作レバー２７０からブレード４０の下降指示信号が入力される。ブレード制御部２１５は、下降指示信号に含まれるブレード操作レバー２７０の操作量Ｖに応じた電流を比例制御弁２２０に出力する。すなわち、ブレード４０は、ブレード操作レバー２７０の操作量Ｖに応じた速度で下降する。これによって、オペレータの手動操作によるブレード４０の下降作業が実行される。

次に、オペレータがブレード操作レバー２７０を保持位置Ｓまで戻すと、ブレード制御部２１５には、ブレード操作レバー２７０からブレード４０の保持指示信号が入力される。この際、ブレード制御部２１５は、リフトシリンダ長Ｌに基づいて、ブレード４０が原点位置よりも下に位置していないか否か、すなわち、ブレード４０が地面ＧＬに到達しているか否かを判定する。

ブレード４０が地面ＧＬに到達している場合、ブレード制御部２１５は、比例制御弁２２０への電流の出力を終了してブレード４０を保持させる。一方、ブレード４０が地面ＧＬに到達していない場合、ブレード制御部２１５は、先の下降指示信号に含まれていたブレード操作レバー２７０の操作量Ｖに基づいて、ブレード４０の下降速度を決定する。ブレード制御部２１５は、ブレード４０が原点位置に到達するまで、決定した下降速度に応じた電流を比例制御弁２２０に出力する。

ブレード制御部２１５は、ブレード４０が原点位置に到達したとき、図５（ｃ）に示すように、比例制御弁２２０への電流の出力を終了する。これによって、オペレータの下降操作をトリガーとするブレード４０の自動下降動作（刃先合わせ）が実行されて、次のドージング作業への準備が完了する。

ここで、図６を参照しながら、自動下降動作における下降速度の決定手法について説明する。

図６で図示される操作パターン１は、最初にブレード操作レバー２７０を保持指示信号が出力される保持位置Ｓから下降指示信号が出力される位置Ａに操作し、位置Ａで第１の時間（例えば、０．１秒程度）だけ保持した後に保持位置Ｓまで戻す操作である。保持位置Ｓから位置Ａまでの操作量を第１の値Ｖａとすると、操作パターン１の操作量Ｖは、“０”から第１の値Ｖａまで速やかに増加して第１の値Ｖａで第１の時間保持された後、第１の値Ｖａから“０”まで速やかに減少する。

この場合、ブレード制御部２１５は、第１の値Ｖａに基づいて下降速度を決定する。なお、第１の値Ｖａは、“０”よりも大きい値であればよいが、ブレード操作レバー２７０の保持位置Ｓに遊びがある場合には、所定閾値（例えば、保持位置Ｓから最大下降位置Ｄ_ＭＡＸまでの最大操作量の５０％）以上の値に設定されていてもよい。

一方、操作パターン２は、最初にブレード操作レバー２７０を保持位置Ｓから位置Ａまで操作し、位置Ａで第１の時間保持した後に下降指示信号が出力される位置Ｂまで戻し、位置Ｂで第２の時間（例えば、０．５秒程度）保持した後に保持位置Ｓまで戻す操作である。ただし、位置Ｂは位置Ａより手前の位置である。保持位置Ｓから位置Ｂまでの操作量を第２の値Ｖｂとすると、操作パターン２の操作量Ｖは、“０”から第１の値Ｖａまで速やかに増加して、第１の値Ｖａで第１の時間保持された後に、第１の値Ｖａから第２の値Ｖｂまで減少して、第２の値Ｖｂで第２の時間保持され、さらに第２の値Ｖｂから“０”まで速やかに減少する。

この場合、ブレード制御部２１５は、第２の値Ｖｂに基づいて下降速度を決定する。なお、第２の値Ｖｂは、“０”よりも大きく、かつ、第１の値Ｖａと異なる値であればよいが、上述の所定閾値以上の値に設定されていてもよい。

なお、自動下降動作における下降速度は、操作量Ｖが大きくなるほど速くなるように設定されていればよい。例えば、ブレード制御部２１５は、複数の速度レベル（例えば、高速と低速）から第１の値Ｖａ又は第２の値Ｖｂに応じた速度を下降速度として選択してもよいし、操作量Ｖに正比例した速度を下降速度として設定してもよい。いずれにしても、第２の値Ｖｂが第１の値Ｖａより小さい場合、操作パターン２の下降速度は、操作パターン１の下降速度よりも遅い。

《ブレード４０の自動下降動作》
図７は、ブレード４０の自動下降動作を説明するためのフローチャートである。図８は、ブルドーザ１００の動作状態を示すタイムチャートである。図８のタイムチャートは、図６に示される操作レバー２７０の操作パターン１の動きに対応している。なお、以下の説明では、図８に示す通り、自動運転スイッチ２６０からドージング作業の自動運転開始指示が入力されているものとする。

ステップＳ１において、コントローラ２１０は、トランスミッション１２ｂが前進状態とは異なる状態（すなわち、後進状態又はニュートラル状態）から前進状態に切り替えられたか否かを判定する。トランスミッション１２ｂが前進状態に切り替えられた場合、処理はステップＳ２に進む。トランスミッション１２ｂが前進状態に切り替えられていない場合、処理はステップＳ１を繰り返す。図８に示す例では、時刻Ｔ１において、トランスミッション１２ｂがニュートラル状態から前進状態に切り替えられている。

ステップＳ２において、コントローラ２１０は、ブレード４０の下降指示信号が入力されたか否かを判定する。下降指示信号が入力された場合、ブルドーザ１００は、ステップＳ３において、下降指示信号に含まれる操作量Ｖに応じた速度でブレード４０を下降させる。下降指示信号が入力されない場合、処理はステップＳ２を繰り返す。図８に示す例では、ブルドーザ１００が前進中の時刻Ｔ２において、下降指示信号が入力されている。

ステップＳ４において、コントローラ２１０はブレード４０が地面ＧＬの上方にあるかを判定する。ブレード４０が地面ＧＬの上方にある場合、処理はステップＳ５に進む。ブレード４０が地面ＧＬに到達、あるいは地面ＧＬより下方にある場合、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ５において、コントローラ２１０は、ブレード操作レバー２７０の操作量Ｖが下降指示信号を出力する任意の操作量Ｖｘで所定時間以上保持されたか否かを判定する。一実施形態の所定時間は０．１秒である。所定時間を０．１秒と設定すると、ブレード操作レバー２７０をブレード下降方向の操作から直ちに保持位置方向の操作に切り替える動作が、操作量Ｖｘで所定時間以上保持と判断され得る。

操作量Ｖｘで所定時間以上保持された場合、処理はステップＳ６に進む。操作量Ｖｘで所定時間以上保持されなかった場合、ステップＳ３のブレード下降動作が継続される。図８に示す例では、操作量が第１の値Ｖａで時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで所定時間以上保持された場合が図示されている。なお、図７では図示しないが、ステップＳ１以下のフローのいかなる時点でも、ブレード操作レバー２７０の操作量Ｖがブレード４０の上昇指示信号を出力する量（負の値）にされると、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ６において、コントローラ２１０は、ブレード操作レバー２７０の操作量Ｖが下降指示信号を出力する操作量Ｖｘから、直接、保持指示信号を出力する操作量“０”とされたか否かを判定する。

図６で示される操作パターン２を例にとると、ブレード操作レバー２７０が位置Ａ（操作量＝Ｖａ）で保持された後、位置Ｂ（操作量＝Ｖｂ）に操作されると、操作量はＶａから“０”でないＶｂとされているので、処理はステップＳ６からステップＳ３に戻る。そして、位置Ｂで保持された後、保持位置Ｓ（操作量＝“０”）に操作されると、操作量ＶはＶｂから“０”にされているので、処理はステップＳ６からステップＳ７に進む。

ステップＳ４からステップＳ７に進む間、ブレード４０は下がり続けているので、ステップＳ７で、再度、コントローラ２１０はブレード４０が地面ＧＬより上方に位置しているか否かを判定する。ブレード４０が地面ＧＬの上方に位置せず、地面ＧＬに到達しているか、あるいは地面ＧＬより下方に位置する、と判定されると、処理はステップＳ１に戻される。ブレード４０が地面ＧＬの上方に位置すると判定されると、処理はステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、コントローラ２１０は、ブレード操作レバー２７０が操作量“０”とされる直前に所定時間保持された操作量Ｖｘ（操作パターン１では操作量Ｖａ、パターン２では操作量Ｖｂ）に対応する下降速度でブレード４０を降下させる。

ブレード４０の降下は、次のステップＳ９で、ブレード４０が地面ＧＬに達したと判定されるまで、続けられる。ステップＳ９において、ブレード４０が地面ＧＬに達したと判定されると、処理は次のステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、ブルドーザ１００は、ブレード４０の下降を停止する。ブレード４０の自動下降動作は完了し、再びステップＳ１から自動下降動作が繰り返される。なお、図８に示す例では、ブレード４０の自動下降動作完了と同時にドージング作業が開始されているため、時刻Ｔ４からさらにブレード４０の下降が開始されている。

《作用および効果》
（１）ブレード制御部２１５は、トランスミッション１２ｂが前進状態とは異なる状態から前記前進状態に切り替えられた後に、下降指示信号と保持指示信号が順に入力されたとき、ブレード４０を地面ＧＬ（所定位置の一例）まで下降させる。

従って、オペレータからのブレード４０の下降指示信号をトリガーとしてブレード４０の自動下降動作が実行されるため、オペレータの意に反してブレード４０の自動下降動作が実行されることを抑制できる。従って、オペレータの意図に応じたブレード４０の制御を実行することができる。

（２）ブレード制御部２１５は、オペレータによるブレード操作レバー２７０の操作量に基づく下降速度で、ブレード４０を下降させる。

従って、オペレータが所望する下降速度でブレード４０の自動下降動作が実行されるため、よりオペレータの意図に応じたブレード４０の制御を実行することができる。

（３）ブレード制御部２１５は、ブレード操作レバー２７０の操作量が第１の値Ｖａで第１の時間保持された後に、第１の値Ｖａよりも小さい第２の値Ｖｂで第２の時間保持されてから０に戻った場合には、第２の値Ｖｂに基づいて下降速度を決定する。

従って、オペレータによるブレード操作レバー２７０の細かい操作を自動下降動作に反映させることができる。

《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。

（Ａ）上記実施形態において、ブルドーザ１００は、ブレード４０の自動下降動作において、ブレード４０の刃先４０Ｐを地面ＧＬに合わせることとしたが、これに限られるものではない。自動下降動作において、ブレード４０は、事前に設定された所定位置まで下降されればよい。このような所定位置としては、例えば、設計面と一致する位置や、地面ＧＬ又は設計面から所定間隔離れた位置などが挙げられる。

（Ｂ）上記実施形態において、ブルドーザ１００は、操作量に応じて自動下降動作における下降速度を決定することとしたが、これに限られるものではない。自動下降動作における下降速度は、予め所定値に設定されていてもよい。

（Ｃ）上記実施形態において、ブルドーザ１００は、操作量が第１の値Ｖａ及び第２の値Ｖｂで保持されたか否かを判定することとしたが、これに限られるものではない。ブルドーザ１００は、操作量が第１の値Ｖａで保持されたか否かのみを判定してもよいし、第２の値Ｖｂよりも小さい第３の値Ｖｃで保持されたか否かをさらに判定してもよい。

（Ｄ）上記実施形態において、ブルドーザ１００は、設計面に垂直な方向における設計面と刃先４０Ｐの距離を演算することとしたが、これに限られるものではない。ブルドーザ１００は、垂直な方向と交差する方向における距離を演算してもよい。また、ブルドーザ１００は、設計面とブレード４０のうち刃先４０Ｐ以外の部分の距離を演算してもよい。

（Ｅ）上記実施形態では特に触れていないが、図５（ａ）に示すように、第２地点までドージング作業を行った場合には、ブレード４０を所定位置まで自動的に上昇させる制御が実行されてもよい。具体的には、シフトレバー２８０が後進位置Ｒに切り替えられた場合において、ブレード操作レバー２７０から上昇指示信号と保持指示信号が順次出力されたとき、操作量Ｖに応じた速度でブレード４０を自動的に所定位置まで上昇させる。この制御によれば、オペレータ操作による上昇指示信号をトリガーとしてブレード４０の自動上昇動作が実行されるため、オペレータの意に反してブレード４０の自動上昇動作が実行されることを抑制できる。従って、オペレータの意図に応じたブレード４０の制御を実行することができる。

本発明によれば、オペレータの意図に応じたブレード制御を実行可能なブルドーザ及びブレード制御方法を提供できるため、作業機械分野において有用である。

１０ 車体
１２ｂ トランスミッション
４０ ブレード
２１５ グレード制御部
２７０ ブレード操作レバー

Claims (6)

1. 上下揺動可能に車体に取り付けられた作業機であるブレードと、
   前記ブレードの下降指示信号、保持指示信号及び上昇指示信号を出力するブレード操作レバーと、
   前記下降指示信号又は前記上昇指示信号が入力された場合に、前記下降指示信号又は前記上昇指示信号に応じて、前記ブレードの高さを制御するブレード制御部と、
   を備え、
   前記ブレード制御部は、トランスミッションが前進状態とは異なる状態から前記前進状態に切り替えられた後に、前記下降指示信号と前記保持指示信号が順に入力されたとき、前記ブレードを所定位置まで下降させる、
   ブルドーザ。
2. 前記ブレード制御部は、入力された前記下降指示信号に対応する前記ブレード操作レバーの操作量に基づく下降速度で、前記ブレードを前記所定位置まで下降させる、
   請求項１に記載のブルドーザ。
3. 前記ブレード制御部は、前記ブレード操作レバーの前記操作量として、前記保持指示信号が入力される直前に所定時間保持された操作量を用いる、
   請求項２に記載のブルドーザ。
4. 前記ブレード制御部は、前記ブレード操作レバーの前記操作量が第１の値で第１の時間保持された後に、第１の値よりも小さい第２の値で第２の時間保持されてから０に戻った場合、前記第２の値に基づいて前記下降速度を決定する、
   請求項２に記載のブルドーザ。
5. 上下揺動可能に車体に取り付けられた作業機であるブレードと、
   前記ブレードの下降指示信号、保持指示信号及び上昇指示信号を出力するブレード操作レバーと、
   前記下降指示信号又は前記上昇指示信号が入力された場合に、前記下降指示信号又は前記上昇指示信号に応じて、前記ブレードの高さを制御するブレード制御部と、
   を備え、
   前記ブレード制御部は、トランスミッションが後進状態とは異なる状態から前記後進状態に切り替えられた後に、前記上昇指示信号と前記保持指示信号が順に入力されたとき、前記ブレードを所定位置まで上昇させる、
   ブルドーザ。
6. 上下揺動可能に車体に取り付けられる作業機であるブレードを備えるブルドーザにおけるブレード制御方法であって、
   トランスミッションを前進状態とは異なる状態から前進状態に切り替える工程と、
   前記ブレードの下降指示信号と保持指示信号を順に出力する工程と、
   掘削対象の目標形状を示す３次元の設計地形である設計面の上方の所定位置まで前記ブレードを下降させる工程と、
   を備えるブレード制御方法。

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