WO2013051378A1 - ブレード制御システム、建設機械及びブレード制御方法 - Google Patents

ブレード制御システム、建設機械及びブレード制御方法 Download PDF

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WO2013051378A1
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angle
load
lift
respect
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French (fr)
Inventor
林　和彦
岡本　研二
健二郎 嶋田
Original Assignee
株式会社小松製作所
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/80—Component parts
    • E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2029—Controlling the position of implements in function of its load, e.g. modifying the attitude of implements in accordance to vehicle speed

Definitions

  • the present invention relates to a blade control system, a construction machine, and a blade control method.
  • the target value is the load applied to the blade (hereinafter referred to as “blade load”) by automatically adjusting the vertical position of the blade for the purpose of efficient excavation work.
  • blade load the load applied to the blade
  • a blade control system includes a lift frame attached to a vehicle body so as to be vertically swingable, a blade attached to a tip of the lift frame, a lift cylinder for vertically swinging the lift frame, and a lift cylinder.
  • a control valve that supplies hydraulic oil, a blade angle calculation unit that calculates the sum of the forward tilt angle of the vehicle body relative to the reference plane and the lift angle of the lift frame relative to the reference position, and a reference for the design surface that indicates the target shape of the excavation target
  • a gradient angle acquisition unit that calculates a gradient angle with respect to the surface
  • a difference angle calculation unit that calculates a difference angle between the blade angle and the gradient angle
  • a first opening degree that sets a first opening degree of the control valve based on the difference angle
  • the setting unit, the blade load acquisition unit that acquires the blade load applied to the blade, and the difference that calculates the differential load between the blade load and the target blade load A load calculating unit; a second opening degree setting unit for setting a second opening degree of the control valve based on the differential load; and a control valve according to the second opening degree when the blade load is outside a predetermined load range
  • a lift control unit that controls the control valve according to the first degree of opening when the blade load is within a predetermined load
  • the blade edge of the blade when the blade load is maintained in the vicinity of the target value, the blade edge of the blade can be moved along the design surface. be able to.
  • the blade load when the blade load is away from the target value, the blade load can be quickly brought close to the target value, so that excavation can be efficiently performed.
  • the blade control system relates to the first aspect, and when the lift control unit excavates across the design surface and another design surface connected to the design surface, the sum is the reference of the other design surface.
  • the lift angle is adjusted so as to gradually approach the inclination angle with respect to the surface.
  • the lift angle is adjusted so that the sum gradually approaches the gradient angle.
  • the lift angle is gradually brought closer to the gradient angle of the other design surface. Therefore, it is possible to prevent the excavation surface from being roughened by a sudden change in the lift angle, so that it is possible to suppress undulation in the vicinity of the boundary between the two excavation surfaces.
  • a construction machine includes a vehicle body and a blade control system according to the first or second aspect.
  • a construction machine includes a traveling device including a pair of crawler belts attached to a vehicle body.
  • the blade load when the blade load applied to the blade attached to the tip of the lift frame that is attached to the vehicle body so as to be able to swing up and down is outside the predetermined load range, the blade load is the predetermined load.
  • the lift angle with respect to the reference position of the lift frame is adjusted so that it falls within the range, and the blade load is within the predetermined load range, the sum of the vehicle body inclination angle with respect to the reference plane and the lift angle is the target of the excavation target.
  • the lift angle is adjusted so that it falls within a predetermined angle range including the gradient angle of the design surface showing the shape with respect to the reference surface. (The invention's effect) ADVANTAGE OF THE INVENTION
  • blade control method which enable efficient excavation and suppression of the excavation of the excavation surface can be provided.
  • FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a bulldozer 100 according to an embodiment.
  • the bulldozer 100 includes a vehicle body 10, a traveling device 20, a lift frame 30, a blade 40, a lift cylinder 50, an IMU (Inertial Measurement Unit) 60, a pair of sprockets 70, and a drive torque sensor 80. .
  • the bulldozer 100 is equipped with a blade control system 200. The configuration and operation of the blade control system 200 will be described later.
  • the vehicle body 10 has a cab 11 and an engine compartment 12.
  • the cab 11 is equipped with seats and various operation devices (not shown).
  • the engine compartment 12 is disposed in front of the cab 11 and houses an engine (not shown).
  • the traveling device 20 is composed of a pair of crawler belts (only the left crawler belt is shown in FIG. 1), and is attached to the lower portion of the vehicle body 10.
  • the traveling device 20 is rotated by a pair of sprockets 70.
  • the lift frame 30 is disposed inside the traveling device 20 in the vehicle width direction.
  • the lift frame 30 is attached to the vehicle body 10 so as to be swingable up and down around an axis X parallel to the vehicle width direction.
  • the lift frame 30 supports the blade 40 via the ball joint portion 31.
  • the blade 40 is disposed in front of the vehicle body 10.
  • the blade 40 is supported by the lift frame 30 via a universal joint 41 connected to the ball joint 31.
  • the blade 40 moves up and down as the lift frame 30 swings up and down.
  • a blade edge 40P that is inserted into the ground during excavation or leveling is formed at the lower end of the blade 40.
  • the lift cylinder 50 is connected to the vehicle body 10 and the lift frame 30. As the lift cylinder 50 expands and contracts, the lift frame 30 swings up and down about the axis X.
  • the lift cylinder 50 includes a lift cylinder sensor 51 that detects the stroke length of the lift cylinder 50 (hereinafter referred to as “lift cylinder length L”).
  • lift cylinder length L the lift cylinder sensor 51 includes a rotating roller for detecting the position of the cylinder rod and a magnetic sensor for returning the position of the cylinder rod to the origin.
  • the lift cylinder sensor 51 notifies the later-described blade controller 210 (see FIG. 2) of the lift cylinder length L.
  • the IMU 60 acquires vehicle body inclination angle data indicating vehicle body inclination angles in the front, rear, left and right directions.
  • the IMU 60 transmits the vehicle body tilt angle data to the blade controller 210.
  • the pair of sprockets 70 are driven by the engine in the engine room 12.
  • the traveling device 20 rotates according to the driving of the pair of sprockets 70.
  • the drive torque sensor 80 acquires drive torque data indicating the drive torque of the pair of sprockets 70.
  • the drive torque sensor 80 transmits drive torque data to the blade controller 210.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the blade control system 200 according to the embodiment.
  • the blade control system 200 includes a blade controller 210, a design surface data storage unit 220, a proportional control valve 230, and a hydraulic pump 240, as shown in FIG.
  • the design surface data storage unit 220 stores in advance design surface data indicating the position and shape of a design surface T (see FIGS. 4 and 5) described later.
  • the blade controller 210 is stored in the lift cylinder length L received from the lift cylinder sensor 51, the vehicle body tilt angle data received from the IMU 90, the drive torque data received from the drive torque sensor 80, and the design surface data storage unit 220. A command value is output to the proportional control valve 230 based on the design surface data. The function and operation of the blade controller 210 will be described later.
  • the proportional control valve 230 is disposed between the lift cylinder 50 and the hydraulic pump 240.
  • the degree of opening of the proportional control valve 230 is controlled by a command value output from the blade controller 210.
  • the hydraulic pump 240 is interlocked with the engine and supplies hydraulic oil to the lift cylinder 50 via the proportional control valve 230.
  • the amount of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 240 to the lift cylinder 50 is determined according to the opening degree of the proportional control valve 230.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating functions of the blade controller 210.
  • 4 and 5 are schematic diagrams showing the bulldozer 100 during excavation in time series. 4 and 5, the bulldozer 100 excavates the reference surface S with the blade 40 with the design surface T as a target.
  • the design surface T is a design terrain indicating a target shape to be excavated in the work area.
  • the blade controller 210 includes a forward tilt angle acquisition unit 300, a lift angle acquisition unit 301, a blade angle calculation unit 302, a gradient angle acquisition unit 303, a difference angle calculation unit 304, and a storage unit. 305, a first command value acquisition unit 306, a blade load acquisition unit 307, a differential load calculation unit 308, a second command value acquisition unit 309, a first multiplication rate acquisition unit 310, and a second multiplication rate acquisition unit 311, a command value calculation unit 312, and a lift control unit 313.
  • the forward tilt angle acquisition unit 300 calculates the forward tilt angle ⁇ a of the vehicle body 10 with respect to the reference plane S based on the vehicle body tilt angle data received from the IMU 60.
  • the reference plane S may be a horizontal plane, for example, but may be the ground on which the bulldozer 100 is located at the start of excavation. As shown in FIG. 5, when excavation is started, the bulldozer 100 tilts forward when the center of gravity of the bulldozer 100 passes over the excavation start point when entering the excavation slope from the reference plane S.
  • the forward tilt angle acquisition unit 300 acquires the forward tilt angle ⁇ a of the vehicle body 10 at this time.
  • the lift angle acquisition unit 301 calculates the lift angle ⁇ b of the blade 40 shown in FIG. 5 based on the lift cylinder length L received from the lift cylinder sensor 51. As shown in FIG. 5, the lift angle ⁇ b corresponds to the descending angle of the lift frame 30 from the reference position, that is, the depth of penetration of the cutting edge 40P into the ground.
  • the “reference position” of the lift frame 30 is indicated by a one-dot chain line, and the “current position” of the lift frame 30 is indicated by a solid line.
  • the reference position of the lift frame 30 is the position of the lift frame 30 in a state where the cutting edge 40P is in contact with the reference surface S.
  • FIG. 6 is a partial enlarged view of FIG. 5, and is a schematic diagram for explaining a method of calculating the lift angle ⁇ b.
  • the lift cylinder 50 is rotatably attached to the lift frame 30 on the front rotation shaft 101 and is rotatably attached to the vehicle body 10 on the rear rotation shaft 102.
  • the vertical line 103 is a straight line along the vertical direction
  • the origin indication line 104 is a straight line indicating the origin position of the blade 40.
  • the first length La is the length of a straight line connecting the front rotation shaft 101 and the axis X of the lift frame 30, and the second length Lb is the axis of the rear rotation shaft 102 and the lift frame 30.
  • the first angle ⁇ 1 is an angle formed by the front rotation shaft 101 and the rear rotation shaft 102 with the axis X as a vertex
  • the second angle ⁇ 2 is the front rotation shaft 101 with the axis X as a vertex
  • the upper side of the lift frame 30, and the third angle ⁇ 3 is an angle formed by the rear rotation shaft 102 and the vertical line 103 with the axis X as an apex.
  • the first length La, the second length Lb, the second angle ⁇ 2 and the third angle ⁇ 3 are fixed values
  • the lift angle acquisition unit 301 stores these fixed values.
  • the unit of the second angle ⁇ 2 and the third angle ⁇ 3 is radians.
  • the lift angle acquisition unit 301 calculates the first angle ⁇ 1 using Expressions (1) and (2) based on the cosine theorem.
  • the gradient angle acquisition unit 303 calculates the gradient angle ⁇ x of the design surface T with respect to the reference surface S.
  • the difference angle calculation unit 304 calculates a difference angle ⁇ between the blade angle ⁇ c and the gradient angle ⁇ x.
  • the storage unit 305 stores various maps used for control of the blade controller 210. Specifically, the storage unit 305 stores a gain curve Y1 shown in FIG. The gain curve Y1 defines the relationship between the difference angle ⁇ and the first command value A (an increase command value or a decrease command value). The storage unit 305 stores a gain curve Y2 shown in FIG. The gain curve Y2 defines the relationship between the differential load ⁇ F and the second command value B (an increase command value or a decrease command value). The storage unit 305 stores a multiplication curve G1 shown in FIG. The multiplication rate curve G1 defines the relationship between the differential load ⁇ F and the first multiplication rate ⁇ . Further, the storage unit 305 stores a multiplication rate curve G2 shown in FIG. The multiplication rate curve G2 defines the relationship between the differential load ⁇ F and the second multiplication rate ⁇ .
  • the first command value acquisition unit 306 (an example of the first opening degree setting unit) refers to the gain curve Y1 shown in FIG. 7, and based on the difference angle ⁇ , the first command value A (an increase command value or a decrease command value). ) To get.
  • the first command value A corresponds to the opening degree of the proportional control valve 230.
  • the first command value acquisition unit 306 sets the increase command value when the difference angle ⁇ is 2 ° or more, and when the difference angle ⁇ is ⁇ 2 ° or less.
  • Set the descent command value This means that the lift control is executed so that the blade angle ⁇ c falls within the range of ⁇ 2 °.
  • the range in which the first command value A is set to “0” is not limited to ⁇ 2 °, and can be set as appropriate.
  • the blade load acquisition unit 307 calculates a load applied to the blade 40 (hereinafter referred to as “blade load M”) based on the drive torque data acquired from the drive torque sensor 80.
  • the blade load can be rephrased as “digging resistance” or “traction force”.
  • the differential load calculation unit 308 calculates a differential load ⁇ F between the blade load M and the target blade load N.
  • the target blade load N is an optimum value of the blade load M, which is an actual measurement value, and is a value that can achieve both suppression of excessive shoe slip of the traveling device 20 and improvement of the amount of earthwork.
  • the target blade load N is set to, for example, 0.6 W (W is the vehicle weight of the bulldozer 100).
  • W is the vehicle weight of the bulldozer 100.
  • the second command value acquisition unit 309 (an example of the second opening degree setting unit) refers to the gain curve Y2 shown in FIG. 8, and based on the differential load ⁇ F, the second command value B (an increase command value or a decrease command value). ) To get.
  • the second command value B corresponds to the opening degree of the proportional control valve 230.
  • the second command value acquisition unit 309 sets the increase command value when the differential load ⁇ F is 0.1 W or more, and the differential load ⁇ F is ⁇ 0.1 W or less. In this case, set the descent command value. This means that the lift control is executed so that the blade load M is within a range of ⁇ 0.1 W.
  • the range in which the second command value B is set to “0” is not limited to ⁇ 0.1 W, and can be set as appropriate.
  • the first multiplication rate acquisition unit 310 refers to the multiplication rate curve G1 shown in FIG. 9 and acquires the first multiplication rate ⁇ based on the differential load ⁇ F.
  • the first multiplication rate ⁇ is “0” when the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range (less than ⁇ 0.05 W or greater than 0.1 W). “1” when the differential load ⁇ F is within a predetermined load range ( ⁇ 0.05 W or more and 0.1 W or less).
  • the second multiplication rate acquisition unit 311 refers to the multiplication rate curve G2 shown in FIG. 10 and acquires the second multiplication rate ⁇ based on the differential load ⁇ F.
  • the second multiplication rate ⁇ is “1” when the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range (less than ⁇ 0.05 W or greater than 0.1 W). It is “0” when the differential load ⁇ F is within a predetermined load range ( ⁇ 0.05 W or more and 0.1 W or less).
  • the command value calculation unit 312 acquires the command value ⁇ A by multiplying the first command value A by the first multiplication rate ⁇ .
  • the command value ⁇ A is “0” if the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range, and “A” if the differential load ⁇ F is within the predetermined load range.
  • the command value calculation unit 312 acquires the command value ⁇ B by multiplying the second command value B by the second multiplication rate ⁇ .
  • the command value ⁇ B is “B” if the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range, and is “0” if the differential load ⁇ F is within the predetermined load range.
  • the command value calculation unit 312 calculates the sum of the command value ⁇ A and the command value ⁇ B acquired in step S12.
  • the sum of the command value ⁇ A and the command value ⁇ B is “first command value A” if the differential load ⁇ F is within the predetermined load range, and “second command value” if the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range. Value B ".
  • the lift control unit 313 outputs the first command value A or the second command value B to the proportional control valve 230.
  • hydraulic oil is supplied from the proportional control valve 230 to the lift cylinder 50, and the blade load M is outside the predetermined load range (M ⁇ N ⁇ 0.05W or N + 0.1W ⁇ M).
  • the lift angle ⁇ b is adjusted so that the blade load M falls within a predetermined load range (N ⁇ 0.05 W ⁇ M ⁇ N + 0.1 W).
  • the blade load M is within a predetermined load range (N + 0.1W ⁇ M ⁇ N ⁇ 0.05W)
  • the sum of the forward tilt angle ⁇ a and the lift angle ⁇ b is The lift angle ⁇ b is adjusted so as to be within a predetermined angle range ( ⁇ x ⁇ 2 ° ⁇ ⁇ c ⁇ ⁇ x + 2 °).
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the blade controller 210.
  • step S1 the blade controller 210 calculates the forward tilt angle ⁇ a of the vehicle body 10 with respect to the reference plane S based on the vehicle body tilt angle data acquired from the IMU 60.
  • step S ⁇ b> 2 the blade controller 210 calculates the lift angle ⁇ b of the blade 40 based on the lift cylinder length L acquired from the lift cylinder sensor 51.
  • step S3 the blade controller 210 calculates the sum of the forward tilt angle ⁇ a and the lift angle ⁇ b (blade angle ⁇ c).
  • step S4 the blade controller 210 calculates the gradient angle ⁇ x of the design surface T with respect to the reference surface S.
  • step S5 the blade controller 210 calculates a difference angle ⁇ between the blade angle ⁇ c and the gradient angle ⁇ x.
  • step S6 the blade controller 210 acquires a first command value A (an increase command value or a decrease command value) based on the difference angle ⁇ with reference to the gain curve Y1 shown in FIG.
  • step S7 the blade controller 210 calculates a differential load ⁇ F between the blade load M and the target blade load N.
  • step S8 the blade controller 210 acquires a second command value B (an increase command value or a decrease command value) based on the differential load ⁇ F while referring to the gain curve Y2 shown in FIG.
  • step S9 the blade controller 210 acquires the first multiplication rate ⁇ based on the differential load ⁇ F while referring to the multiplication rate curve G1 shown in FIG.
  • step S10 the blade controller 210 acquires the second multiplication rate ⁇ based on the differential load ⁇ F while referring to the multiplication rate curve G2 shown in FIG.
  • step S11 the blade controller 210 acquires the command value ⁇ A by multiplying the first command value A by the first multiplication rate ⁇ , and multiplies the second command value B by the second multiplication rate ⁇ .
  • the command value ⁇ A is “0” if the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range, and “A” if the differential load ⁇ F is within the predetermined load range.
  • the command value ⁇ B is “B” if the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range, and is “0” if the differential load ⁇ F is within the predetermined load range.
  • the blade controller 210 calculates the sum of the command value ⁇ A and the command value ⁇ B.
  • the sum of the command value ⁇ A and the command value ⁇ B is “first command value A” if the differential load ⁇ F is within the predetermined load range, and “second command value” if the differential load ⁇ F is outside the predetermined load range. Value B ".
  • step S12 the blade controller 210 outputs the first command value A or the second command value B acquired in step S11 to the proportional control valve 230.
  • the blade controller 210 when the blade load M is outside a predetermined load range (M ⁇ N ⁇ 0.05 W or N + 0.1 W ⁇ M), the blade load M is a predetermined value.
  • the lift angle ⁇ b is adjusted so as to be within the load range (N ⁇ 0.05 W ⁇ M ⁇ N + 0.1 W).
  • the blade angle ⁇ c when the blade load M is within a predetermined load range, the blade angle ⁇ c is within a predetermined angle range including the gradient angle ⁇ x ( ⁇ x-2 ° ⁇ ⁇ c ⁇ ⁇ x + 2 °).
  • the lift angle ⁇ b is adjusted so as to be within the range.
  • the cutting edge 40P of the blade 40 can be moved along the design surface T, so that the undulation of the excavation surface can be suppressed.
  • the blade load M when the blade load M is far from the target blade load N, the blade load M can be quickly brought close to the target blade load N, so that excavation can be efficiently performed.
  • a predetermined load range and a predetermined angle range are not limited to the above-described values, and can be set as appropriate.
  • the design surface U having the gradient angle ⁇ y ( ⁇ gradient angle ⁇ x) with respect to the reference surface S may be continuous with the design surface T.
  • ⁇ z gradient angle ⁇ x + (gradient angle ⁇ y ⁇ gradient angle ⁇ x) ⁇ elapsed time ⁇ predetermined time (1)
  • the blade load is calculated based on the drive torque data, but is not limited to this.
  • the blade load can also be obtained, for example, by multiplying the engine torque by the reduction ratio to the transmission, steering mechanism, and final reduction mechanism and the diameter of the sprocket.
  • the bulldozer has been described as an example of the “construction machine”, but is not limited thereto, and may be a motor grader or the like.
  • the blade control system of the present invention can be efficiently applied to the construction machinery field because it can efficiently excavate and suppress the undulation of the excavated surface.

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Abstract

　ブレード制御システムは、基準面に対する車体の前傾角度と、基準位置に対するリフトフレームのリフト角度との和を算出するブレード角度算出部と、掘削対象の目標形状を示す設計面の基準面に対する勾配角度を算出する勾配角度取得部と、ブレード角度と勾配角度との差分角を算出する差分角算出部と、差分角に基づいて比例制御弁の第１開口度を設定する第１開口度設定部と、ブレードに掛かるブレード負荷を取得するブレード負荷取得部と、ブレード負荷と目標ブレード負荷との差分負荷を算出する差分負荷算出部と、差分負荷に基づいて比例制御弁の第２開口度を設定する第２開口度設定部と、ブレード負荷が所定の負荷範囲外である場合には第２開口度に応じて比例制御弁を制御し、ブレード負荷が所定の負荷範囲内である場合には第１開口度に応じて比例制御弁を制御するリフト制御部と、を備える。

Description

ブレード制御システム、建設機械及びブレード制御方法
　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。
　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）。
特開平５－１０６２３９号公報
（発明が解決しようとする課題）
　しかしながら、例えば波のようにうねっている掘削対象（地面）を特許文献１の手法で掘削すると、掘削対象の目標形状を示す設計面が平面であったとしても、掘削面にはうねりが残されてしまう。
　本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、効率的な掘削と掘削面のうねりの抑制とを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、リフトフレームを上下揺動させるリフトシリンダと、リフトシリンダに作動油を供給する制御弁と、基準面に対する車体の前傾角度と、基準位置に対するリフトフレームのリフト角度との和を算出するブレード角度算出部と、掘削対象の目標形状を示す設計面の基準面に対する勾配角度を算出する勾配角度取得部と、ブレード角度と勾配角度との差分角を算出する差分角算出部と、差分角に基づいて制御弁の第１開口度を設定する第１開口度設定部と、ブレードに掛かるブレード負荷を取得するブレード負荷取得部と、ブレード負荷と目標ブレード負荷との差分負荷を算出する差分負荷算出部と、差分負荷に基づいて制御弁の第２開口度を設定する第２開口度設定部と、ブレード負荷が所定の負荷範囲外である場合には第２開口度に応じて制御弁を制御し、ブレード負荷が所定の負荷範囲内である場合には第１開口度に応じて制御弁を制御するリフト制御部と、を備える。
　第１の態様に係るブレード制御システムによれば、ブレード負荷が目標値付近に維持されている場合には、ブレードの刃先を設計面に沿って動かすことができるので、掘削面のうねりを抑制することができる。一方で、ブレード負荷が目標値から離れている場合には、ブレード負荷を目標値に迅速に近づけることができるので、効率的に掘削することができる。
　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、リフト制御部は、設計面と設計面に連なる他の設計面とに跨って掘削する場合、和が他の設計面の基準面に対する傾斜角度に徐々に近づくように、リフト角度を調整する。和を勾配角度に徐々に近づくように、リフト角度を調整する。
　第２の態様に係るブレード制御システムによれば、設計面から他の設計面へ掘削対象の目標形状が変化した場合に、リフト角度が徐々に他の設計面の勾配角度に近づけられる。従って、リフト角度の急変更によって掘削面が荒らされることを抑制することができるので、２つの掘削面の境界付近におけるうねりの抑制を図ることができる。
　第３の態様に係る建設機械は、車体と、第１又は第２の態様に係るブレード制御システムと、を備える。
　第４の態様に係る建設機械は、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。
　第５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ブレード負荷が所定の負荷範囲外である場合、ブレード負荷が所定の負荷範囲内に収まるように、リフトフレームの基準位置に対するリフト角度を調整し、ブレード負荷が所定の負荷範囲内である場合、基準面に対する車体の傾斜角度とリフト角度との和が、掘削対象の目標形状を示す設計面の基準面に対する勾配角度を含む所定の角度範囲に収まるように、リフト角度を調整する。
（発明の効果）
　本発明によれば、効率的な掘削と掘削面のうねりの抑制とを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。
ブルドーザの全体構成を示す側面図 ブレード制御システムの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 掘削開始前におけるブルドーザの状態を示す模式図 掘削開始後におけるブルドーザの状態を示す模式図 図５の部分拡大図 差分角と第１指令値との関係を示すマップ 差分負荷と第２指令値との関係を示すマップ 差分負荷と第１掛け率との関係を示すマップ 差分負荷と第２掛け率との関係を示すマップ 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
　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。
　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。
　《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。
　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、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）６０と、一対のスプロケット７０と、駆動トルクセンサ８０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。
　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ている。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。
　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７０によって回転される。
　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、車幅方向に平行な軸心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ている。リフトフレーム３０は、球関節部３１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を介してリフトフレーム３０に支持されている。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。
　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の伸縮に応じて、リフトフレーム３０が軸心Ｘを中心として上下揺動する。リフトシリンダ５０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。）を検出するリフトシリンダセンサ５１を有する。リフトシリンダセンサ５１は、図示しないが、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、によって構成されている。リフトシリンダセンサ５１は、後述するブレードコントローラ２１０（図２参照）にリフトシリンダ長Ｌを通知する。
　ＩＭＵ６０は、前後左右における車体傾斜角を示す車体傾斜角データを取得する。ＩＭＵ６０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７０は、エンジン室１２内のエンジンによって駆動される。一対のスプロケット７０の駆動に応じて走行装置２０が回転する。
　駆動トルクセンサ８０は、一対のスプロケット７０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８０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。
　《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。　　　
　ブレード制御システム２００は、図２に示すように、ブレードコントローラ２１０、設計面データ格納部２２０、比例制御弁２３０および油圧ポンプ２４０を備える。
　設計面データ格納部２２０は、後述する設計面Ｔ（図４，５参照）の位置および形状を示す設計面データを予め格納している。
　ブレードコントローラ２１０は、リフトシリンダセンサ５１から受信するリフトシリンダ長Ｌと、ＩＭＵ９０から受信する車体傾斜角データと、駆動トルクセンサ８０から受信する駆動トルクデータと、設計面データ格納部２２０に格納されている設計面データと、に基づいて、比例制御弁２３０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。
　比例制御弁２３０は、リフトシリンダ５０と油圧ポンプ２４０との間に配置される。比例制御弁２３０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。
　油圧ポンプ２４０は、エンジンと連動しており、比例制御弁２３０を介してリフトシリンダ５０に作動油を供給する。油圧ポンプ２４０からリフトシリンダ５０への作動油の供給量は、比例制御弁２３０の開口度に応じて決められる。
　《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。図４および図５は、掘削中のブルドーザ１００を時系列で示す模式図である。図４および図５において、ブルドーザ１００は、設計面Ｔを目標としてブレード４０で基準面Ｓを掘削している。設計面Ｔは、作業エリア内における掘削対象の目標形状を示す設計地形のことである。
　図３に示すように、ブレードコントローラ２１０は、前傾角度取得部３００と、リフト角度取得部３０１と、ブレード角度算出部３０２と、勾配角度取得部３０３と、差分角算出部３０４と、記憶部３０５と、第１指令値取得部３０６と、ブレード負荷取得部３０７と、差分負荷算出部３０８と、第２指令値取得部３０９と、第１掛け率取得部３１０と、第２掛け率取得部３１１と、指令値算出部３１２と、リフト制御部３１３と、を備える。
　前傾角度取得部３００は、ＩＭＵ６０から受信する車体傾斜角データに基づいて、基準面Ｓに対する車体１０の前傾角度θａを算出する。基準面Ｓは、例えば水平面であればよいが、掘削開始時にブルドーザ１００が位置する地面であってもよい。図５に示すように、掘削が開始されると、ブルドーザ１００は、基準面Ｓから掘削斜面に乗り入れる際、ブルドーザ１００の重心が掘削開始地点を乗り越えた時点で前傾する。前傾角度取得部３００は、このときの車体１０の前傾角度θａを取得する。
　リフト角度取得部３０１は、リフトシリンダセンサ５１から受信するリフトシリンダ長Ｌに基づいて、図５に示すブレード４０のリフト角度θｂを算出する。図５に示すように、リフト角度θｂは、リフトフレーム３０の基準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。なお、図５では、リフトフレーム３０の“基準位置”が一点鎖線で示され、リフトフレーム３０の“現在位置”が実線で示されている。リフトフレーム３０の基準位置とは、刃先４０Ｐが基準面Ｓに接地する状態でのリフトフレーム３０の位置である。
　ここで、図６は、図５の部分拡大図であり、リフト角度θｂの算出方法を説明するための模式図である。図６に示すように、リフトシリンダ５０は、前側回動軸１０１においてリフトフレーム３０に回動可能に取り付けられており、後側回動軸１０２において車体１０に回動可能に取り付けられている。図６において、鉛直線１０３は、上下方向に沿った直線であり、原点指示線１０４は、ブレード４０の原点位置を示す直線である。また、第１長さＬａは、前側回動軸１０１とリフトフレーム３０の軸Ｘとを結ぶ直線の長さであり、第２長さＬｂは、後側回動軸１０２とリフトフレーム３０の軸Ｘとを結ぶ直線の長さである。さらに、第１角度θ１は、軸Ｘを頂点として前側回動軸１０１と後側回動軸１０２とが成す角度であり、第２角度θ２は、軸Ｘを頂点として前側回動軸１０１とリフトフレーム３０の上辺とが成す角度であり、第３角度θ３は、軸Ｘを頂点として後側回動軸１０２と鉛直線１０３が成す角度である。第１長さＬａ、第２長さＬｂ、第２角度θ２および第３角度θ３は固定値であり、リフト角度取得部３０１はこれらの固定値を記憶している。なお、第２角度θ２および第３角度θ３の単位はラジアンである。
　　まず、リフト角度取得部３０１は、余弦定理に基づく式（１）及び式（２）を用いて第１角度θ１を算出する。
　　　Ｌ２＝Ｌａ２+Ｌｂ２－２ＬａＬｂ×cos（θ1）　・・・（１）
　　　θ１＝cos－１（(Ｌａ２+Ｌｂ２－Ｌ２)/２ＬａＬｂ）　・・・（２）
　　次に、リフト角度取得部３０１は、式（３）を用いてリフト角度θｂを算出する。
　　　θｂ＝θ１+θ２－θ３－π/２　・・・（３）
　ブレード角度算出部３０２は、車体１０の前傾角度θａとリフトフレーム３０のリフト角度θｂとの和（以下、「ブレード角度θｃ」という。）を算出する。すなわち、θｃ＝θａ+θｂが成立しており、ブレード角度θｃは、基準面Ｓに対するブレード４０のリフト角度である。
　勾配角度取得部３０３は、基準面Ｓに対する設計面Ｔの勾配角度θｘを算出する。
　差分角算出部３０４は、ブレード角度θｃと勾配角度θｘとの差分角Δθを算出する。
　記憶部３０５は、ブレードコントローラ２１０の制御に用いられる各種マップを記憶している。具体的に、記憶部３０５は、図７に示すゲイン曲線Ｙ１を記憶している。ゲイン曲線Ｙ１は、差分角Δθと第１指令値Ａ（上昇指令値又は下降指令値）との関係を規定している。また、記憶部３０５は、図８に示すゲイン曲線Ｙ２を記憶している。ゲイン曲線Ｙ２は、差分負荷ΔＦと第２指令値Ｂ（上昇指令値又は下降指令値）との関係を規定している。また、記憶部３０５は、図９に示す掛け率曲線Ｇ１を記憶している。掛け率曲線Ｇ１は、差分負荷ΔＦと第１掛け率αとの関係を規定している。また、記憶部３０５は、図１０に示す掛け率曲線Ｇ２を記憶している。掛け率曲線Ｇ２は、差分負荷ΔＦと第２掛け率βとの関係を規定している。
　第１指令値取得部３０６（第１開口度設定部の一例）は、図７に示すゲイン曲線Ｙ１を参照して、差分角Δθに基づいて第１指令値Ａ（上昇指令値又は下降指令値）を取得する。第１指令値Ａは、比例制御弁２３０の開口度に対応している。ここで、図７のゲイン曲線Ｙ１から分かる通り、第１指令値取得部３０６は、差分角Δθが２°以上の場合に上昇指令値を設定し、差分角Δθが－２°以下の場合に下降指令値を設定する。これは、ブレード角度θｃが±２°の範囲内に収まるようにリフト制御が実行されることを意味している。なお、第１指令値Ａが“０”に設定される範囲は±２°に限らず、適宜設定することができる。
　ブレード負荷取得部３０７は、駆動トルクセンサ８０から取得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Ｍ」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。
　差分負荷算出部３０８は、ブレード負荷Ｍと目標ブレード負荷Ｎとの差分負荷ΔＦを算出する。目標ブレード負荷Ｎとは、実測値であるブレード負荷Ｍの最適値であり、走行装置２０の過度のシュースリップの抑制と土工量の向上とを両立できる値である。目標ブレード負荷Ｎは、例えば０．６Ｗ（Ｗは、ブルドーザ１００の車重）に設定される。ブレード負荷Ｍが目標ブレード負荷Ｎに近いほど、走行装置２０の過度のシュースリップ抑制と土工量向上が実現される。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。
　第２指令値取得部３０９（第２開口度設定部の一例）は、図８に示すゲイン曲線Ｙ２を参照して、差分負荷ΔＦに基づいて第２指令値Ｂ（上昇指令値又は下降指令値）を取得する。第２指令値Ｂは、比例制御弁２３０の開口度に対応している。ここで、図８のゲイン曲線Ｙ２から分かる通り、第２指令値取得部３０９は、差分負荷ΔＦが０．１Ｗ以上の場合に上昇指令値を設定し、差分負荷ΔＦが－０．１Ｗ以下の場合に下降指令値を設定する。これは、ブレード負荷Ｍが±０．１Ｗの範囲内に収まるようにリフト制御が実行されることを意味している。なお、第２指令値Ｂが“０”に設定される範囲は±０．１Ｗに限らず、適宜設定することができる。
　第１掛け率取得部３１０は、図９に示す掛け率曲線Ｇ１を参照して、差分負荷ΔＦに基づいて第１掛け率αを取得する。第１掛け率αは、掛け率曲線Ｇ１から分かる通り、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外（－０．０５Ｗより小さい、又は０．１Ｗより大きい）である場合には“０”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内（－０．０５Ｗ以上０．１Ｗ以下）である場合には“１”である。
　第２掛け率取得部３１１は、図１０に示す掛け率曲線Ｇ２を参照して、差分負荷ΔＦに基づいて第２掛け率βを取得する。第２掛け率βは、掛け率曲線Ｇ２から分かる通り、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外（－０．０５Ｗより小さい、又は０．１Ｗより大きい）である場合には“１”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内（－０．０５Ｗ以上０．１Ｗ以下）である場合には“０”である。
　指令値算出部３１２は、第１指令値Ａに第１掛け率αを乗算することによって指令値αＡを取得する。指令値αＡは、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外であれば“０”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内であれば“Ａ”である。
　また、指令値算出部３１２は、第２指令値Ｂに第２掛け率βを乗算することによって指令値βＢを取得する。指令値βＢは、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外であれば“Ｂ”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内であれば“０”である。
　また、指令値算出部３１２は、指令値αＡとステップＳ１２において取得した指令値βＢとの和を算出する。指令値αＡと指令値βＢとの和は、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内であれば“第１指令値Ａ”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外であれば“第２指令値Ｂ”である。
　リフト制御部３１３は、第１指令値Ａ又は第２指令値Ｂを比例制御弁２３０に出力する。これによって、比例制御弁２３０からリフトシリンダ５０への作動油が供給され、ブレード負荷Ｍが所定の負荷範囲外（Ｍ＜Ｎ－０．０５Ｗ、或いは、Ｎ+０．１Ｗ＜Ｍ）である場合には、ブレード負荷Ｍが所定の負荷範囲内（Ｎ－０．０５Ｗ≦Ｍ≦Ｎ+０．１Ｗ）に収まるようにリフト角度θｂが調整される。一方で、ブレード負荷Ｍが所定の負荷範囲内（Ｎ+０．１Ｗ≦Ｍ≦Ｎ－０．０５Ｗ）である場合には、前傾角度θａとリフト角度θｂとの和（ブレード角度θｃ）が、所定の角度範囲内（θｘ－２°≦θｃ≦θｘ+２°）に収まるようにリフト角度θｂが調整される。
　《ブレードコントローラ２１０の動作》
　図１１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。
　まず、ステップＳ１において、ブレードコントローラ２１０は、ＩＭＵ６０から取得する車体傾斜角データに基づいて、基準面Ｓに対する車体１０の前傾角度θａを算出する。
　次に、ステップＳ２において、ブレードコントローラ２１０は、リフトシリンダセンサ５１から取得するリフトシリンダ長Ｌに基づいて、ブレード４０のリフト角度θｂを算出する。
　次に、ステップＳ３において、ブレードコントローラ２１０は、前傾角度θａとリフト角度θｂとの和（ブレード角度θｃ）を算出する。
　次に、ステップＳ４において、ブレードコントローラ２１０は、基準面Ｓに対する設計面Ｔの勾配角度θｘを算出する。
　次に、ステップＳ５において、ブレードコントローラ２１０は、ブレード角度θｃと勾配角度θｘとの差分角Δθを算出する。
　次に、ステップＳ６において、ブレードコントローラ２１０は、図７に示すゲイン曲線Ｙ１を参照しながら、差分角Δθに基づいて第１指令値Ａ（上昇指令値又は下降指令値）を取得する。
　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Ｍと目標ブレード負荷Ｎとの差分負荷ΔＦを算出する。
　次に、ステップＳ８において、ブレードコントローラ２１０は、図８に示すゲイン曲線Ｙ２を参照しながら、差分負荷ΔＦに基づいて第２指令値Ｂ（上昇指令値又は下降指令値）を取得する。
　次に、ステップＳ９において、ブレードコントローラ２１０は、図９に示す掛け率曲線Ｇ１を参照しながら、差分負荷ΔＦに基づいて第１掛け率αを取得する。
　次に、ステップＳ１０において、ブレードコントローラ２１０は、図１０に示す掛け率曲線Ｇ２を参照しながら、差分負荷ΔＦに基づいて第２掛け率βを取得する。
　次に、ステップＳ１１において、ブレードコントローラ２１０は、第１指令値Ａに第１掛け率αを乗算することによって指令値αＡを取得し、第２指令値Ｂに第２掛け率βを乗算することによって指令値βＢを取得する。指令値αＡは、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外であれば“０”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内であれば“Ａ”である。指令値βＢは、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外であれば“Ｂ”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内であれば“０”である。そして、ブレードコントローラ２１０は、指令値αＡと指令値βＢとの和を算出する。指令値αＡと指令値βＢとの和は、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲内であれば“第１指令値Ａ”であり、差分負荷ΔＦが所定の負荷範囲外であれば“第２指令値Ｂ”である。
　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第１指令値Ａ又は第２指令値Ｂを比例制御弁２３０に出力する。
　《作用および効果》
　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Ｍが所定の負荷範囲外（Ｍ＜Ｎ－０．０５Ｗ、或いは、Ｎ+０．１Ｗ＜Ｍ）である場合には、ブレード負荷Ｍが所定の負荷範囲内（Ｎ－０．０５Ｗ≦Ｍ≦Ｎ+０．１Ｗ）に収まるようにリフト角度θｂを調整する。一方で、ブレードコントローラ２１０は、ブレード負荷Ｍが所定の負荷範囲内である場合には、ブレード角度θｃが勾配角度θｘを含む所定の角度範囲内（θｘ－２°≦θｃ≦θｘ+２°）に収まるようにリフト角度θｂを調整する。
　従って、ブレード負荷Ｍが目標ブレード負荷Ｎ付近に維持されている場合には、ブレード４０の刃先４０Ｐを設計面Ｔに沿って動かすことができるので、掘削面のうねりを抑制することができる。一方で、ブレード負荷Ｍが目標ブレード負荷Ｎから離れている場合には、ブレード負荷Ｍを目標ブレード負荷Ｎに迅速に近づけることができるので、効率的に掘削することができる。
　《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明示した各種数値、例えば、所定の負荷範囲や所定の角度範囲などは、上述した値に限られるものではなく、適宜設定することができる。
　（Ｂ）上記実施形態では、図７～図１０において各種曲線の一例を挙げてブレード制御システム２００の動作について説明したが、これに限られるものではない。各種曲線の形状は適宜設定することができる。
　（Ｃ）上記実施形態では特に触れていないが、基準面Ｓに対して勾配角度θｙ（≠勾配角度θｘ）を有する設計面Ｕが設計面Ｔに連なっていてもよい。この場合には、図１１のステップＳ４において用いた勾配角度θｘに代えて、以下の式（１）によって算出される時変角度θｚを用いることが好ましい。
　θｚ＝勾配角度θｘ+（勾配角度θｙ－勾配角度θｘ）×経過時間÷所定時間…（１）
　これによって、設計面Ｔから設計面Ｕへ掘削対象の目標形状が変化した場合に、リフト角度θｂが経過時間に伴って徐々に勾配角度θｙに近づけられる。従って、リフト角度θｂの急変更によって掘削面が荒らされることを抑制することができるので、２つの掘削面の境界付近におけるうねりの抑制を図ることができる。
　（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。
　（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。
　本発明のブレード制御システムは、効率的な掘削と掘削面のうねりの抑制とを可能なため、建設機械分野に広く適用可能である。
３０…リフトフレーム
４０…ブレード
６０…リフトシリンダ
２４０…制御弁
３０２…ブレード角度算出部
３０３…勾配角度取得部
３０４…差分角算出部
３０６…第１開口度設定部
３０７…ブレード負荷取得部
３０８…差分負荷算出部
３０９…第２指令値取得部
３１２…リフト制御部

Claims (5)

  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を上下揺動させるリフトシリンダと、
    　前記リフトシリンダに作動油を供給する制御弁と、
    　基準面に対する前記車体の前傾角度と、基準位置に対する前記リフトフレームのリフト角度との和を算出するブレード角度算出部と、
    　掘削対象の目標形状を示す設計面の前記基準面に対する勾配角度を算出する勾配角度取得部と、
    　前記ブレード角度と前記勾配角度との差分角を算出する差分角算出部と、
    　前記差分角に基づいて前記制御弁の第１開口度を設定する第１開口度設定部と、
    　前記ブレードに掛かるブレード負荷を取得するブレード負荷取得部と、
    　前記ブレード負荷と目標ブレード負荷との差分負荷を算出する差分負荷算出部と、
    　前記差分負荷に基づいて前記制御弁の第２開口度を設定する第２開口度設定部と、
    　前記ブレード負荷が所定の負荷範囲外である場合には前記第２開口度に応じて前記制御弁を制御し、前記ブレード負荷が前記所定の負荷範囲内である場合には前記第１開口度に応じて前記制御弁を制御するリフト制御部と、
    を備えるブレード制御システム。
  2. 　前記リフト制御部は、前記設計面と前記設計面に連なる他の設計面とに跨って掘削する場合、前記和が前記他の設計面の基準面に対する傾斜角度に徐々に近づくように、前記リフト角度を調整する、
    請求項１に記載のブレード制御システム。
  3. 　車体と、
    　請求項１又は２に記載のブレード制御システムと、
    を備える建設機械。
  4. 　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３に記載の建設機械。
  5. 　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ブレード負荷が所定の負荷範囲外である場合、前記ブレード負荷が前記所定の負荷範囲内に収まるように、前記リフトフレームの基準位置に対するリフト角度を調整し、
    　前記ブレード負荷が前記所定の負荷範囲内である場合、基準面に対する前記車体の傾斜角度と前記リフト角度との和が、掘削対象の目標形状を示す設計面の前記基準面に対する勾配角度を含む所定の角度範囲に収まるように、前記リフト角度を調整する、ブレード制御方法。
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