JP5442815B2 - 作業機械及び作業機械のブレードの自動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブレードを備える作業機械、及びそのブレードの自動制御方法に関する。

ブルドーザやモータグレーダなどの作業機械は、土を掘削するための作業機としてブレードを備えている。

特許文献１では、ブレードを上下させる一対のリフトシリンダと、ブレードを前傾又は後傾させる一対のピッチ/チルトシリンダと、を備える作業機械が開示されている。特許文献１の作業機械では、一対のリフトシリンダ及び一対のピッチ/チルトシリンダのストローク量を検出する４つのストロークセンサの検出値に基づいてブレード姿勢を認識することができる。

なお、特許文献１の作業機械では、一対のピッチ/チルトシリンダの両方又は一方を駆動させることでブレードを前後左右に傾けることができる。

ＵＳ２００５/００６５６８９号公報

ここで、ストロークセンサは一般的に高価であるため、例えば一対のリフトシリンダのストローク量を検出する２つのストロークセンサのみでブレード姿勢を認識したいという要請がある。

しかしながら、一対のリフトシリンダのストローク量のみに基づいて、ブレードが前後左右にどの程度傾いているかを認識することはできない。そのため、ブレードの姿勢を制御しないままに掘削作業を行えば、効率的に掘削作業を行うことができない。

具体的には、ブレードが基準高さにリフトされていても、ブレードが大きく前傾していればブレードの刃先が地面に食い込み過剰に掘削されてしまう。一方で、ブレードが基準高さにリフトされていても、ブレードが大きく後傾していればブレードの刃先が地面から大きく離れてしまい十分に掘削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、一対のリフトシリンダのストローク量に基づいてブレード姿勢を基準姿勢に自動制御可能な作業機械及び作業機械のブレードの自動制御方法を提供することを目的とする。

第１の態様に係る作業機械は、車体と、車体に支持されるブレードと、一対の第１の油圧シリンダと、一対の第２の油圧シリンダと、一対のリフトストロークセンサと、制御部と、を備える。一対の第１の油圧シリンダは、ブレードを上下させる。一対の第２の油圧シリンダは、ブレードを前後及び左右に傾ける。一対のリフトストロークセンサは、前記一対の第１の油圧シリンダそれぞれのストローク量を検出する。制御部は、前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量が一致した状態から前記一対の第２の油圧シリンダを駆動させ、前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量の差と所定の閾値との大小関係に基づいて前記一対の第２の油圧シリンダの駆動を停止させる。

第１の態様に係る作業機械によれば、一対のリフトストロークセンサのみを利用して、一対の第２の油圧シリンダを駆動させることによって、ブレードを基準姿勢に復帰させることができる。そのため、ブレードの刃先が地面に食い込みすぎたり、ブレードの刃先が地面から離れすぎたりすることを抑制できる。その結果、効率的な掘削作業を実行することができる。

第２の態様に係る作業機械は、第１の態様に係る。前記一対の第２の油圧シリンダは、前記ブレードを前後に傾けるためのピッチシリンダと、前記ブレードを前後及び左右に傾けるためのピッチ/チルトシリンダと、を含む。前記ピッチシリンダの最大ストローク長は、前記ピッチ/チルトシリンダの最大ストローク長より短い。前記制御部は、前記一対の第２の油圧シリンダそれぞれを同じ速度で駆動させ、前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量の差が前記所定の閾値より大きいと判定した場合に、前記一対の第２の油圧シリンダの駆動を停止させる。

第３の態様に係る作業機械は、第１の態様に係る。前記一対の第２の油圧シリンダは、前記ブレードを前後に傾けるためのピッチシリンダと、前記ブレードを前後及び左右に傾けるためのピッチ/チルトシリンダと、を含む。前記ピッチシリンダの最大ストローク長は、前記ピッチ/チルトシリンダの最大ストローク長と同じである。前記制御部は、前記一対の第２の油圧シリンダそれぞれを異なる速度で駆動させ、前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量の差が前記所定の閾値より小さいと判定した場合に、前記一対の第２の油圧シリンダの駆動を停止させる。

第４の態様に係る作業機械のブレードの自動制御方法では、ブレードは一対の第１の油圧シリンダにより上下される。そして、ブレードの自動制御方法は以下のステップを持つ：一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を検出するステップ、検出された一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を比較するステップ、一対の第１の油圧シリンダが平行になるまでブレードをチルト動作させるステップ、一対の第１の油圧シリンダが平行になるまでブレードをチルト動作させた後において、一対の油圧シリンダが非平行になるまでブレードをピッチ動作させるステップ。

第４の態様に係る作業機械のブレードの自動制御方法に依れば、一対の第１の油圧シリンダの位置が平行、すなわちブレードが左右方向で水平な位置になるまでブレードをチルト動作（左右方向の傾動動作）させる。その後、一対の第１の油圧シリンダの位置がずれるまで、ブレードをピッチ動作（前後方向の傾動動作）させる。換言すると、ピッチ動作可能な限界を一対の第１のシリンダの位置により判定し、その限界位置までピッチ動作させる。このような動作により、一対の第１の油圧シリンダの位置の比較により、ブレードを左右方向に水平でピッチ動作可能な限界位置に動かすことができる。

第５の態様に係る作業機械のブレードの自動制御方法では、ブレードは、一対の第１の油圧シリンダにより上下され、かつ、一対の第２の油圧シリンダにより前後及び左右に傾けられる。そして、ブレードの自動制御方法は以下のステップを持つ：一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を検出するステップ、検出された一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を比較するステップ、一対の第１の油圧シリンダが平行になるまでブレードをチルト動作させるステップ、一対の第１の油圧シリンダが平行になるまでブレードをチルト動作させた後において、一対の第１の油圧シリンダが平行な状態から一対の第２の油圧シリンダを異なる速度で動作させてから、一対の第１の油圧シリンダが再び平行な状態になると一対の第２の油圧シリンダの動作を停止させるステップ。

第５の態様に係る作業機械のブレードの自動制御方法に依れば、一対の第１の油圧シリンダの位置が平行、すなわちブレードが左右方向で水平な位置になるまでブレードをチルト動作（左右方向の傾動動作）させる。その後、一対の第２の油圧シリンダを異なる速度で動作させて後、再び、第１の油圧シリンダの位置が同じになると第２の油圧シリンダの動作を停止させる。このような動作により、一対の第１の油圧シリンダの位置の比較により、ブレードを左右方向に水平で第２の油圧シリンダの動作可能な限界位置に動かすことができる。

本発明によれば、一対の第１の油圧シリンダのストローク量に基づいてブレード姿勢を基準姿勢に自動制御可能な作業機械及び作業機械のブレードの自動制御方法を提供することができる。

第１実施形態に係るブルドーザの構成を示す前方斜視図。 第１実施形態に係るブレードの駆動系の構成を示す後方斜視図。 第１実施形態に係る一対のリフトシリンダ及び一対のピッチ/チルトシリンダの構成を示す模式図。 第１実施形態に係るブレード制御システムの構成を示すブロック図。 第１実施形態に係る一対のリフトシリンダ及び一対のピッチ/チルトシリンダが駆動される様子を示す模式図。 第１実施形態に係る制御装置によるブレード姿勢復帰制御を説明するためのフロー図。 第２実施形態に係る一対のピッチ/チルトシリンダの構成を示す模式図。 第２実施形態に係る制御装置によるブレード姿勢復帰制御を説明するためのフロー図。 第２実施形態に係る一対のリフトシリンダ及び一対のピッチ/チルトシリンダが駆動される様子を示す模式図。

以下、「作業機械」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。

［第１実施形態］
（ブルドーザ１００の構成）
図１は、ブルドーザ１００の構成を示す前方斜視図である。図２は、ブレード５０の駆動系の構成を示す後方斜視図である。

ブルドーザ１００は、車体１０と、キャブ２０と、走行装置３０と、一対のリフトフレーム４０と、ブレード５０と、一対のリフトシリンダ（第１の油圧シリンダ）６０と、一対のピッチ/チルトシリンダ（第２の油圧シリンダ）７０と、を備える。また、ブルドーザ１００は、ブレード５０の姿勢を自動制御するブレード制御システム２００（図４参照）を搭載する。ブレード制御システム２００については後述する。

車体１０は、キャブ３０を支持する。車体１０は、走行装置３０によって支持される。キャブ２０には、オペレータが着座するための運転席、走行装置３０及びブレード５０を操作するためのレバーやペダル等が搭載される。特に、キャブ２０には、ブレード５０の姿勢を基準姿勢に復帰させるためのブレード姿勢復帰ボタン２２０（図４参照）が設けられている。ブレード５０の基準姿勢とは、ブレード５０が地面から所定高さにおいて、前後に所定の傾きを有し、かつ、左右に傾いていない状態を意味する。本実施形態では、前後方向の所定の傾きは、ブレード５０が最後方に傾斜した位置とされる。オペレータは、ブルドーザ１００を前進させながらブレード５０による掘削又は整地を１パス分終了して起点位置まで後進させる間に、ブレード５０を基準姿勢に復帰させるためにブレード姿勢復帰ボタン２２０を押下する。

走行装置３０は、車体１０を支持する。走行装置３０は、一対の履帯３１と一対のスプロケット３２とを有する。一対の履帯３１は、一対のスプロケット３２によって回転される。

一対のリフトフレーム４０は、一対の履帯３１の車体１０のある側を内側として両外側に配置される。一対のリフトフレーム４０は、図２に示すように、右リフトフレーム４１と左リフトフレーム４２を有する。一対のリフトフレーム４０の後端部は、走行装置３０の両外側に回転可能に取付けられている。一対のリフトフレーム４０の前端部には、ブレード５０が連結されている。

ブレード５０は、車体１０の前方に配置される。ブレード５０は、一対のリフトフレーム４０、一対のリフトシリンダ６０及び一対のピッチ/チルトシリンダ７０によって支持される。ブレード５０は、一対のリフトシリンダ６０によって上下に動かされる。ブレード５０は、一対のピッチ/チルトシリンダ７０によって前後及び左右に傾けられる。ブレード５０の下端部には、掘削及び整地時に地面に当接される刃先５１が取り付けられている。

一対のリフトシリンダ６０は、車体１０とブレード５０に連結される。一対のリフトシリンダ６０は、図２に示すように、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２を有する。右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２が連動して作動油により伸縮することによって、ブレード５０が上下に動かされる。

ここで、一対のリフトシリンダ６０には、一対のリフトストロークセンサ６３が取付けられている。一対のリフトストロークセンサ６３は、シリンダロッドの位置を検出するための回転ローラと、シリンダロッドの位置を原点復帰するための磁力センサと、を有する。一対のリフトストロークセンサ６３は、右リフトシリンダ６１のストローク量（以下、「右リフトストローク量６１Ｓ」という。）と左リフトシリンダ６２のストローク量（以下、「左リフトストローク量６２Ｓ」という。）を検出する。ここで、ストローク量とは、最もシリンダロッドを縮めた状態からのシリンダロッドの移動量である。リフトシリンダ６０の端部は車体１０とブレード５０に連結されており、ストローク量検出により、リフトシリンダ６０の位置を検出できる。

一対のピッチ/チルトシリンダ７０は、一対のリフトフレーム４０とブレード５０に連結される。一対のピッチ/チルトシリンダ７０は、図２に示すように、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２を有する。右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２が連動して同じ速度で伸縮することによって、ブレード５０が前後に傾けられる。このブレードの前後方向の傾動動作はピッチ動作と呼ばれる。すなわち、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２が伸張すればブレード５０は前傾し、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２が収縮すればブレード５０は後傾する。

また、右ピッチシリンダ７１が伸縮しない状態で左ピッチ/チルトシリンダ７２だけが伸縮することによって、ブレード５０の左側が略上下に動かされる。すなわち、左ピッチ/チルトシリンダ７２だけが伸張すればブレード５０は右傾し、左ピッチ/チルトシリンダ７２だけが収縮すればブレード５０は左傾する。このブレード５０の左右方向の傾動動作はチルト動作と呼ばれる。チルト動作によりブレード５０が左右方向に傾くと、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２との間でストローク量の差が生じ、シリンダ位置が非平行となる。ブレード５０が左右に傾かない水平な位置にあるときは、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２のストローク量は同じとなり、シリンダ位置は平行となる。

なお、シリンダ位置が平行である場合、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２は、互いに同一平面上に位置しており、かつ、右リフトシリンダ６１及び左リフトシリンダ６２それぞれの軸心は交わらない。一方、シリンダ位置が非平行である場合、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２は、同一平面上に位置せず、かつ、右リフトシリンダ６１及び左リフトシリンダ６２それぞれの軸心は交わらない。

ここで、図３（ａ）〜図３（ｄ）は、右リフトシリンダ６１、左リフトシリンダ６２、右ピッチシリンダ７１及び左ピッチ/チルトシリンダ７２の構成を示す模式図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）では、ブレード５０が基準姿勢をとるように動かされる際の各シリンダの状態が図示されている。以下の説明では、基準姿勢のブレード５０の各シリンダの位置を“基準位置”と称する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２は、互いに同じ構成を有している。具体的に、右リフトシリンダ６１のシリンダ本体６１ａ及びロッド６１ｂは、左リフトシリンダ６２のシリンダ本体６２ａ及びロッド６２ｂと共通している。また、右リフトシリンダ６１の基準位置は、シリンダ本体６１ａの中央付近に設定されている。左リフトシリンダ６２の基準位置は、シリンダ本体６２ａの中央付近に設定されている。

一方で、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２とは、互いに異なる構成を有している。具体的に、右ピッチシリンダ７１のシリンダ本体７１ａは、左ピッチ/チルトシリンダ７２のシリンダ本体７２ａよりも短い。そのため、シリンダ本体７１ａにおける最大ストローク長は、シリンダ本体７２ａにおける最大ストローク長の半分程度である。右ピッチシリンダ７１のロッド７１ｂは、左ピッチ/チルトシリンダ７２のロッド７２ｂと共通している。また、右ピッチシリンダ７１のロッド７１ｂの基準位置は、シリンダ本体７１ａの基端に設定されている。左ピッチ/チルトシリンダ７２のロッド７２ｂの基準位置は、右ピッチシリンダ７１に合わせて、シリンダ本体７２ａの中央付近に設定されている。

なお、シリンダ本体７１ａがシリンダ本体７２ａよりも短いのは、ブレード５０を左右にチルトするために左ピッチ/チルトシリンダ７２のストローク量を十分確保しつつ、ブレード５０の下端で地面を抉らないように前後傾角を規制するためである。

（ブレード制御システム２００の構成）
次に、ブルドーザ１００に搭載されるブレード制御システム２００の構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、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。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、一対のリフトシリンダ６０及び一対のピッチ/チルトシリンダ７０が駆動される様子を示す模式図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）中の破線は、各油圧シリンダの基準位置を示す。

ブレード制御システム２００は、図４に示すように、一対のリフトシリンダ６０と、一対のリフトストロークセンサ６３と、一対のピッチ/チルトシリンダ７０と、ブレード姿勢復帰ボタン２１０と、制御装置２２０と、油圧ポンプ２３０と、メインバルブ２４０と、を備える。一対のリフトシリンダ６０は、右リフトシリンダ６１及び左リフトシリンダ６２を含み、一対のピッチ/チルトシリンダ７０は、右ピッチシリンダ７１及び左ピッチ/チルトシリンダ７２を含む。

ブレード姿勢復帰ボタン２１０は、オペレータによって押下されると、ブレード姿勢復帰信号を制御装置２２０に送信する。

制御装置２２０は、メインバルブ２４０に制御信号を送信することによって、油圧ポンプ２３０から右リフトシリンダ６１、左リフトシリンダ６２、右ピッチシリンダ７１及び左ピッチ/チルトシリンダ７２に別個に作動油を供給することができる。すなわち、制御装置２２０は、各シリンダを独立して駆動させることができる。制御装置２２０は、ブレード姿勢復帰ボタン２１０からのブレード姿勢復帰信号に応じて、ブレード５０を基準姿勢に復帰させる“ブレード姿勢復帰制御”を実行する。

まず、制御装置２１０は、一対のリフトストロークセンサ６３の検出値に基づいて、右リフトストローク量６１Ｓ及び左リフトストローク量６２Ｓを算出する。次に、制御装置２１０は、図５（ａ）に示すように右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが異なる場合、両ストローク量が一致するように左ピッチ／チルトシリンダ７２だけを駆動させる。そして、制御装置２１０は、図５（ｂ）に示すように右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致した時点で、左ピッチ／チルトシリンダ７２の駆動を一旦停止させる。左右のリフトストローク量が一致する時、一対のリフトシリンダ６０は平行の位置関係にある。本実施形態では、この時点で左ピッチ／チルトシリンダ７２の駆動を一旦停止させるが、停止させずに次の工程に進んでもよい。

次に、制御装置２１０は、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致した状態から、右ピッチシリンダ７１及び左ピッチ/チルトシリンダ７２を同じ速度で駆動開始する。この際、制御装置２１０は、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓの差（以下、「ストローク差ΔＳ」という。）と所定の閾値ＴＨ１（例えば、３ｍｍ）との大小関係を判定する。そして、制御装置２１０は、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１より大きいと判定した場合、右ピッチシリンダ７１及び左ピッチ/チルトシリンダ７２を停止させる。

（制御装置２２０の動作）
次に、制御装置２２０によるブレード姿勢復帰制御について、図面を参照しながら説明する。図６は、制御装置２２０によるブレード姿勢復帰制御を説明するためのフロー図である。ブレード姿勢復帰制御は、オペレータがブレード姿勢復帰ボタン２１０を押下したことに応じて起動される。

ステップＳ１０１において、制御装置２２０は、一対のリフトストロークセンサ６３の検出値を取得する。

ステップＳ１０２において、制御装置２２０は、一対のリフトストロークセンサ６３の検出値に基づいて、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓの大小関係を判定する。

ステップＳ１０３において、制御装置２２０は、ステップＳ１０２で右リフトストローク量６１Ｓが左リフトストローク量６２Ｓより大きいと判定された場合、左ピッチ/チルトシリンダ７２を収縮させる。左リフトストローク量６２Ｓは、左ピッチ/チルトシリンダ７２の収縮に応じて徐々に大きくなる（図５（ａ），（ｂ）参照）。

ステップＳ１０４において、制御装置２２０は、左ピッチ/チルトシリンダ７２を収縮させながら、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致したか否かを判定する。制御装置２２０は、両ストローク量が一致していなければステップＳ１０３，Ｓ１０４を繰り返して、両ストローク量が一致したらステップＳ１０７に処理を進める。なお、両ストローク量が一致した時点で、右ピッチシリンダ７１のストローク量と左ピッチ/チルトシリンダ７２のストローク量とが一致する（図５（ｂ）参照）。

ステップＳ１０５において、制御装置２２０は、ステップＳ１０２で左リフトストローク量６２Ｓが右リフトストローク量６１Ｓより大きいと判定された場合、左ピッチ/チルトシリンダ７２を伸張させる。左リフトストローク量６２Ｓは、左ピッチ/チルトシリンダ７２の伸張に応じて徐々に小さくなる。

ステップＳ１０６において、制御装置２２０は、左ピッチ/チルトシリンダ７２を伸張させながら、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致したか否かを判定する。制御装置２２０は、両ストローク量が一致していなければステップＳ１０５，Ｓ１０６を繰り返し、両ストローク量が一致したらステップＳ１０７に処理を進める。なお、ステップＳ１０４と同様に、両ストローク量が一致した時点で、右ピッチシリンダ７１のストローク量と左ピッチ/チルトシリンダ７２のストローク量とは一致する（図５（ｂ）参照）。

ステップＳ１０７において、制御装置２２０は、ステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６で右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致した状態から、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２を同じ速度で収縮させる。右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２を同じ速度で収縮させると、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓは一致した状態を維持しながら徐々に大きくなる（図５（ｂ），（ｃ）参照）。

ステップＳ１０８において、制御装置２２０は、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓのストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１（例えば、３ｍｍ）より大きいか否かを判定する。制御装置２２０は、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１より大きくなければステップＳ１０７を繰り返し、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１より大きければステップＳ１０９に処理を進める。

ここで、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１より大きくなるのは、右ピッチシリンダ７１の収縮が止まった後も左ピッチ/チルトシリンダ７２が収縮し続けることによって、左リフトストローク量６２Ｓが右リフトストローク量６１Ｓよりも長くなるからである（図５（ｃ）参照）。右ピッチシリンダ７１の収縮が止まった後も左ピッチ/チルトシリンダ７２が収縮し続けるのは、上述の通り、右ピッチシリンダ７１の最大ストローク長が左ピッチ/チルトシリンダ７２の最大ストローク長よりも短いからである（図３（ｃ），（ｄ）参照）。

ステップＳ１０９において、制御装置２２０は、ステップＳ１０８でストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１より大きいと判定された場合、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２の収縮を停止させる。これにより、ブレード５０は、前後に所定の傾きを有し、かつ、実質的に左右に傾いていない状態となる。リフトシリンダ６０の長さは数ｍあって閾値ＴＨ１（例えば、３ｍｍ）より遥かに大きいため、閾値ＴＨ１程度のストローク差ΔＳがあっても、一対のリフトシリンダ６０は平行な位置関係にあると見做せるためである。このように、本実施形態において、「一対のリフトシリンダ６０が平行である」とは、ストローク差ΔＳが“０”である場合だけでなく、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１程度である場合をも含む概念である。

ステップＳ１１０において、制御装置２２０は、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２を同じ速度で駆動させることによって、ロッド６１ｂとロッド６２ｂを基準位置に合わせる。これにより、ブレード５０は、地面から所定高さに移動される。

以上により、ブレード５０を基準位置に復帰させるためのブレード姿勢復帰制御が完了する。

（特徴）
第１実施形態において、制御部２２０は、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致した状態から、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２を同じ速度で駆動させる。右ピッチシリンダ７１の最大ストローク長が左ピッチ/チルトシリンダ７２の最大ストローク長より大きいため、右ピッチシリンダ７１の停止後も左ピッチ/チルトシリンダ７２は駆動可能であるが、左ピッチ/チルトシリンダ７２だけが駆動されればストローク差ΔＳが大きくなる。制御部２２０は、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ１より大きくなった場合に、右ピッチシリンダ７１と左ピッチ/チルトシリンダ７２を停止させる。

従って、一対のリフトストロークセンサ６３のみを利用して、一対のピッチ/チルトシリンダ７０を駆動させることによって、自動的にブレード５０を基準姿勢に動かすことができる。そのため、ブレード５０の刃先５１が地面に食い込みすぎたり、ブレード５０の刃先５１が地面から離れすぎたりすることを抑制できる。その結果、効率的な掘削作業を実行することができる。

［第２実施形態］
以下において、第２実施形態に係るブルドーザついて説明する。第２実施形態の第１実施形態との相違点は、一対のピッチ/チルトシリンダの構成とブレード姿勢復帰制御方法にある。従って、以下においては、第１実施形態との相違点について主に説明する。

（一対のピッチ/チルトシリンダ７０Ａの構成）
第２実施形態に係る一対のピッチ/チルトシリンダ７０Ａは、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４とを有する。図７（ａ）は、右ピッチシリンダ７３の構成を示す模式図である。図７（ｂ）は、左ピッチ/チルトシリンダ７４の構成を示す模式図である。図７（ａ），（ｂ）では、ブレード５０が基準姿勢をとった際の各シリンダの状態が図示されている。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４とは、互いに同じ構成を有している。具体的に、右ピッチシリンダ７３のシリンダ本体７３ａは、左ピッチ/チルトシリンダ７４のシリンダ本体７４ａと同じ長さである。そのため、シリンダ本体７３ａにおける最大ストローク長は、シリンダ本体７４ａにおける最大ストローク長と同じである。

右ピッチシリンダ７３のロッド７３ｂは、左ピッチ/チルトシリンダ７４のロッド７４ｂと同じ構成を有している。また、右ピッチシリンダ７３のロッド７３ｂの基準位置は、シリンダ本体７３ａの基端に設定されている。左ピッチ/チルトシリンダ７４のロッド７４ｂの基準位置も、右ピッチシリンダ７３に合わせて、シリンダ本体７４ａの基端に設定されている。

なお、左ピッチ/チルトシリンダ７４の構成自体は、第１実施形態に係る左ピッチ/チルトシリンダ７２の構成と同じである。両者は、基準位置が異なる点だけにおいて相違している。

（制御装置２２０Ａの動作）
第２実施形態に係る制御装置２２０Ａによるブレード姿勢復帰制御について、図面を参照しながら説明する。図８は、制御装置２２０Ａによるブレード姿勢復帰制御を説明するためのフロー図である。図９（ａ）〜図９（ｄ）は、一対のリフトシリンダ６０及び一対のピッチ/チルトシリンダ７０Ａが駆動される様子を示す模式図である。

ステップＳ２０１において、制御装置２２０Ａは、一対のリフトストロークセンサ６３の検出値を取得する。

ステップＳ２０２において、制御装置２２０Ａは、一対のリフトストロークセンサ６３の検出値に基づいて、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓの大小関係を判定する。

ステップＳ２０３において、制御装置２２０Ａは、ステップＳ２０２で右リフトストローク量６１Ｓが左リフトストローク量６２Ｓより大きいと判定された場合、左ピッチ/チルトシリンダ７４を収縮させる。左リフトストローク量６２Ｓは、左ピッチ/チルトシリンダ７４の収縮に応じて徐々に大きくなる（図９（ａ），（ｂ）参照）。

ステップＳ２０４において、制御装置２２０Ａは、左ピッチ/チルトシリンダ７４を収縮させながら、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致したか否かを判定する。制御装置２２０Ａは、両ストローク量が一致していなければステップＳ２０３，Ｓ２０４を繰り返して、両ストローク量が一致したらステップＳ２０７に処理を進める。なお、両ストローク量が一致した時点で、右ピッチシリンダ７３のストローク量と左ピッチ/チルトシリンダ７４のストローク量とが一致する（図９（ｂ）参照）。

ステップＳ２０５において、制御装置２２０Ａは、ステップＳ２０２で左リフトストローク量６２Ｓが右リフトストローク量６１Ｓより大きいと判定された場合、左ピッチ/チルトシリンダ７４を伸張させる。左リフトストローク量６２Ｓは、左ピッチ/チルトシリンダ７４の伸張に応じて徐々に小さくなる。

ステップＳ２０６において、制御装置２２０Ａは、左ピッチ/チルトシリンダ７４を伸張させながら、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致したか否かを判定する。制御装置２２０Ａは、両ストローク量が一致していなければステップＳ２０５，Ｓ２０６を繰り返し、両ストローク量が一致したらステップＳ２０７に処理を進める。なお、ステップＳ２０４と同様に、両ストローク量が一致した時点で、右ピッチシリンダ７３のストローク量と左ピッチ/チルトシリンダ７４のストローク量とは一致する（図９（ｂ）参照）。

ステップＳ２０７において、制御装置２２０Ａは、ステップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０６で右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致した状態から、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４を異なる速度で収縮させる。右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４を異なる速度で収縮させると、一致していた右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓとの差が徐々に大きくなっていく（図９（ｃ）参照）。

ステップＳ２０８において、制御装置２２０Ａは、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓのストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２（例えば、３ｍｍ）より小さいか否かを判定する。制御装置２２０Ａは、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２より小さくなければステップＳ２０７を繰り返し、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２より小さければステップＳ２０９に処理を進める。

ここで、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２より小さくなるのは、図９（ｃ）に示すように、右ピッチシリンダ７３の収縮が止まった後も左ピッチ/チルトシリンダ７４が収縮し続けることによって、左リフトストローク量６２Ｓが右リフトストローク量６１Ｓに近づいていくからである（図９（ｄ）参照）。右ピッチシリンダ７３の収縮が止まった後も左ピッチ/チルトシリンダ７４が収縮し続けるのは、上述の通り、右ピッチシリンダ７３よりも遅く左ピッチ/チルトシリンダ７４を収縮させているからである。

ステップＳ２０９において、制御装置２２０Ａは、ステップＳ２０８でストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２より小さいと判定された場合、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４の収縮を停止させる。これにより、ブレード５０は、前後に所定の傾きを有し、かつ、実質的に左右に傾いていない状態となる。本実施形態においても、リフトシリンダ６０の長さが閾値ＴＨ２（例えば、３ｍｍ）より十分に大きいため、閾値ＴＨ１程度のストローク差ΔＳがあっても、一対のリフトシリンダ６０は平行であると見なすことができる。このように、本実施形態において、「一対のリフトシリンダ６０が平行である」とは、ストローク差ΔＳが“０”である場合だけでなく、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２程度である場合をも含む概念である。

ステップＳ２１０において、制御装置２２０Ａは、右リフトシリンダ６１と左リフトシリンダ６２を同じ速度で駆動させることによって、ロッド６１ｂとロッド６２ｂを基準位置に合わせる。これにより、ブレード５０は、地面から所定高さに移動される。

以上により、ブレード５０を基準位置に復帰させるためのブレード姿勢復帰制御が完了する。

（特徴）
第２実施形態において、制御部２２０は、右リフトストローク量６１Ｓと左リフトストローク量６２Ｓが一致した状態から、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４を異なる速度で駆動させる。右ピッチシリンダ７３の最大ストローク長と左ピッチ/チルトシリンダ７４の最大ストローク長が同じであるため、右ピッチシリンダ７３の停止後に左ピッチ/チルトシリンダ７４だけが駆動されることでストローク差ΔＳが小さくなる。制御部２２０は、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２より小さくなった場合に、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４を停止させる。

従って、一対のリフトストロークセンサ６３のみを利用して、一対のピッチ/チルトシリンダ７０を駆動させることによって、ブレード５０を基準姿勢に復帰させることができる。そのため、ブレード５０の刃先５１が地面に食い込みすぎたり、ブレード５０の刃先５１が地面から離れすぎたりすることを抑制できる。その結果、効率的な掘削作業を実行することができる。

（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）上記実施形態では、右ピッチシリンダ７１，７３における基準位置は、シリンダ本体７１ａ，７３ａの基端に設定されることとしたが、これに限られるものではない。右ピッチシリンダ７１，７３における基準位置は、シリンダ本体７１ａ，７３ａの先端に設定されてもよい。すなわち、右ピッチシリンダ７１，７３における基準位置は、シリンダ本体７１ａ，７３ａの一端に設定されていればよい。この場合、図６におけるステップＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７において収縮と伸張が入れ替わり、図８におけるステップＳ２０３，Ｓ２０５，Ｓ２０７において収縮と伸張が入れ替わる。

（Ｂ）上記実施形態では、右ピッチシリンダ７１，７３における基準位置は、シリンダ本体７１ａ，７３ａの基端に設定されることとしたが、これに限られるものではない。右ピッチシリンダ７１，７３における基準位置は、シリンダ本体７１ａ，７３ａの先端と基端の間の所定の位置に設定されてもよい。この場合、上記実施形態のフロー終了後、フロー内でのピッチ動作と逆方向に所定量ピッチ動作を行えばよい。

（Ｃ）上記実施形態では、作業機械の一例としてブルドーザ１００を挙げて説明したが、作業機械としてはモータグレーダなどが挙げられる。

（Ｄ）上記第２実施形態では、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４を異なる速度で収縮させることとしたが、これに限られるものではない。右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４の最大ストローク長が同じである場合においても、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４を同じ速度で収縮させてもよい。この場合には、右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４それぞれのリリーフ圧を検出する圧力センサを設けて、両シリンダにリリーフ圧が発生したことをもって右ピッチシリンダ７３と左ピッチ/チルトシリンダ７４が基準位置に復帰したことを検出することができる。従って、この場合には、制御装置２２０Ａは、ストローク差ΔＳが閾値ＴＨ２より小さくなったことを検出する必要はない。

１００ ブルドーザ
１０ 車体
２０ キャブ
４０ リフトフレーム
５０ ブレード
６０ 一対のリフトシリンダ（一対の第１の油圧シリンダ）
６１ 右リフトシリンダ
６１Ｓ 右リフトストローク量
６２ 左リフトシリンダ
６２Ｓ 左リフトストローク量
６３ 一対のリフトストロークセンサ
７０，７０Ａ 一対のピッチ/チルトシリンダ（一対の第２の油圧シリンダ）
７１，７３ 右ピッチシリンダ
７１ａ，７３ａ シリンダ本体
７１ｂ，７３ｂ ロッド
７２，７４ 左ピッチ/チルトシリンダ
７２ａ，７４ａ シリンダ本体
７２ｂ，７４ｂ ロッド
２００ ブレード制御システム
２１０ ブレード姿勢復帰ボタン
２２０ 制御装置
２４０ メインバルブ
ΔＳ ストローク差
ＴＨ１，２ 閾値

Claims (5)

1. 車体と、
   前記車体に支持されるブレードと、
   前記ブレードを上下させるための一対の第１の油圧シリンダと、
   前記ブレードを前後及び左右に傾けるための一対の第２の油圧シリンダと、
   前記一対の第１の油圧シリンダそれぞれのストローク量を検出する一対のリフトストロークセンサと、
   前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量が一致した状態から前記一対の第２の油圧シリンダを駆動させ、前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量の差と所定の閾値との大小関係に基づいて前記一対の第２の油圧シリンダの駆動を停止させる制御部と、
   を備える作業機械。
2. 前記一対の第２の油圧シリンダは、前記ブレードを前後に傾けるためのピッチシリンダと、前記ブレードを前後及び左右に傾けるためのピッチ/チルトシリンダと、を含み、
   前記ピッチシリンダの最大ストローク長は、前記ピッチ/チルトシリンダの最大ストローク長より短く、
   前記制御部は、前記一対の第２の油圧シリンダそれぞれを同じ速度で駆動させ、前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量の差が前記所定の閾値より大きいと判定した場合に、前記一対の第２の油圧シリンダの駆動を停止させる
   請求項１に記載の作業機械。
3. 前記一対の第２の油圧シリンダは、前記ブレードを前後に傾けるためのピッチシリンダと、前記ブレードを前後及び左右に傾けるためのピッチ/チルトシリンダと、を含み、
   前記ピッチシリンダの最大ストローク長は、前記ピッチ/チルトシリンダの最大ストローク長と同じであり、
   前記制御部は、前記一対の第２の油圧シリンダそれぞれを異なる速度で駆動させ、前記一対の第１の油圧シリンダのストローク量の差が前記所定の閾値より小さいと判定した場合に、前記一対の第２の油圧シリンダの駆動を停止させる、
   請求項１に記載の作業機械。
4. 一対の第１の油圧シリンダにより上下されるブレードを有する作業機械の前記ブレードの自動制御方法であって、
   前記一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を検出するステップと、
   検出された前記一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を比較するステップと、
   前記一対の第１の油圧シリンダが平行になるまで前記ブレードをチルト動作させるステップと、
   前記一対の第１の油圧シリンダが平行になるまで前記ブレードをチルト動作させた後において、前記一対の第１の油圧シリンダが非平行になるまで前記ブレードをピッチ動作させるステップと、
   を備える作業機械のブレードの自動制御方法。
5. 一対の第１の油圧シリンダにより上下され、かつ、一対の第２の油圧シリンダにより前後及び左右に傾けられるブレードを持つ作業機械の前記ブレードの自動制御方法であって、
   前記一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を検出するステップと、
   検出された前記一対の第１の油圧シリンダそれぞれの位置を比較するステップと、
   前記一対の第１の油圧シリンダが平行になるまで前記ブレードをチルト動作させるステップと、
   前記一対の第１の油圧シリンダが平行になるまで前記ブレードをチルト動作させた後において、前記一対の第１の油圧シリンダが平行な状態から前記一対の第２の油圧シリンダを異なる速度で動作させてから、前記一対の第１の油圧シリンダが再び平行な状態になると前記一対の第２の油圧シリンダの動作を停止させるステップと、
   を備える作業機械のブレードの自動制御方法。

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