特許 6689638 モータグレーダの制御方法およびモータグレーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6689638

(24)【登録日】2020年4月10日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】モータグレーダの制御方法およびモータグレーダ

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/85 20060101AFI20200421BHJP

   G01C 7/04 20060101ALN20200421BHJP

【ＦＩ】

   E02F3/85 B

   !G01C7/04

【請求項の数】16

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-58839(P2016-58839)

(22)【出願日】2016年3月23日

(65)【公開番号】特開2017-172186(P2017-172186A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小野 穣

【審査官】 佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４８−０３４９２１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１０−０４３４４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ３／８５

Ｇ０１Ｃ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、前記車体に取り付けられた前輪と後輪との間に設けられたブレードと、前記車体の前方に配置され、前記車体の前方の現況地形データを取得する撮像装置またはレーザ装置と、前記ブレードの高さを調整する高さ調整機構とを備えたモータグレーダの制御方法であって、
前記モータグレーダの前方の現況地形データを取得するステップと、
前記現況地形データに基づいて、前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップとを備える、モータグレーダの制御方法。

【請求項2】

前記モータグレーダは、前記モータグレーダの車速を計測する車速センサをさらに備え、
前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップは、
計測された車速を受信するステップと、
前記受信した車速および前記現況地形データに基づいて、前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップとを含む、請求項１記載のモータグレーダの制御方法。

【請求項3】

前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップは、
前記前輪が凹部を通過するか否かを判断するステップと、
前記前輪が凹部を通過すると判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを現在の高さよりも高くするステップとを含む、請求項１記載のモータグレーダの制御方法。

【請求項4】

前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップは、
目標地形データを設定するステップと、
前記前輪に対する前記ブレードの高さを前記目標地形データよりも上方に維持するステップとを含む、請求項１記載のモータグレーダの制御方法。

【請求項5】

前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップは、
前記前輪が凹部を通過したか否かを判断するステップと、
前記前輪が凹部を通過したと判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを再調整するステップとを含む、請求項３記載のモータグレーダの制御方法。

【請求項6】

前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップは、
前記前輪が凸部を通過するか否かを判断するステップと、
前記前輪が凸部を通過すると判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを現在の高さよりも低くするステップとを含む、請求項１記載のモータグレーダの制御方法。

【請求項7】

前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するステップは、
前記前輪が凸部を通過したか否かを判断するステップと、
前記前輪が凸部を通過したと判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを再調整するステップとを含む、請求項６記載のモータグレーダの制御方法。

【請求項8】

車体と、
前記車体に取り付けられた前輪および後輪と、
前記前輪と前記後輪との間に設けられたブレードと、
前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整する高さ調整機構と、
前記車体の前方に配置され、前記車体の前方の現況地形データを取得する撮像装置またはレーザ装置と、
前記取得された現況地形データに基づいて、前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するように前記高さ調整機構を制御する制御部とを備える、モータグレーダ。

【請求項9】

前記モータグレーダの車速を計測する車速センサをさらに備え、
前記制御部は、前記車速センサによって計測された車速を受信し、前記受信した前記車速および前記現況地形データに基づいて、前記前輪に対する前記ブレードの高さを調整するように前記高さ調整機構を制御する、請求項８記載のモータグレーダ。

【請求項10】

前記制御部は、
前記モータグレーダと凹部または凸部との距離を算出し、
前記算出された距離と前記車速とに基づいて、前記モータグレーダが前記凹部または前記凸部に到達する時間を算出する、請求項９記載のモータグレーダ。

【請求項11】

前記制御部は、
前記前輪が凹部を通過するか否かを判断し、
前記前輪が凹部を通過すると判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを現在の高さよりも高くするように前記高さ調整機構を制御する、請求項８記載のモータグレーダ。

【請求項12】

前記制御部は、
前記前輪が凹部を通過したか否かを判断し、
前記前輪が凹部を通過したと判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを再調整するように前記高さ調整機構を制御する、請求項１１記載のモータグレーダ。

【請求項13】

前記制御部は、
前記前輪が凸部を通過するか否かを判断し、
前記前輪が凸部を通過すると判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを現在の高さよりも低くするように前記高さ調整機構を制御する、請求項８記載のモータグレーダ。

【請求項14】

前記制御部は、
前記前輪が凸部を通過したか否かを判断し、
前記前輪が凸部を通過したと判断した場合、前記前輪に対する前記ブレードの高さを再調整するように前記高さ調整機構を制御する、請求項１３記載のモータグレーダ。

【請求項15】

前記制御部は、所定の基準以上の凹部および凸部が前記モータグレーダの前輪よりも前方に存在するか否かを判断し、
前記所定の基準以上の凹部および凸部が存在すると判断した場合、凹凸があると判断する、請求項８〜１４のいずれか１項に記載のモータグレーダ。

【請求項16】

前記撮像装置またはレーザ装置は、フロントフレームの上面に設けられている、請求項８〜１５のいずれか１項に記載のモータグレーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータグレーダの制御方法およびモータグレーダに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、作業車両として、モータグレーダが知られている。
たとえば、米国特許出願公開第２００８／０１２７５３０号明細書（特許文献１）には、モータグレーダにかかる負荷に基づいてブレードを制御するための方法及び装置が開示されている。具体的には、ブレードへの負荷が大きくなる場合にはブレードの高さを調整する方式が示されている。

【0003】

また、米国特許出願公開第２００９／００５６９６１号明細書（特許文献２）には、地面の表面の傾きを感知する接地傾斜センサが設けられており、接地傾斜センサからの信号に基づいてブレードの向きや位置を自動で調整する方式等が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００８／０１２７５３０号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２００９／００５６９６１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般にモータグレーダでは、車体フレームの前端と後端との間にブレードが配置されている。前輪は、ブレードよりも前方に配置されている。モータグレーダが前進走行する場合、ブレードが整地する前の地面を前輪が通過する。前輪が凹凸のある地面を通過すると、上下方向におけるブレードの位置が地面の凹凸に対応して変動することになる。具体的には、前輪が凸部を通過すると、ブレードの位置が上方に移動し、ブレードが地面から離れて整地作業が不十分になる。前輪が凹部を通過すると、ブレードの位置が下方に移動し、ブレードが地面を侵食する。その結果、ブレードが通過した後の地面は、設計地形と合致しなくなる。

【0006】

本開示は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、整地作業の施工精度を向上させることが可能なモータグレーダおよびモータグレーダの制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ある局面に従う車体に取り付けられた前輪と後輪との間に設けられたブレードと、ブレードの高さを調整する高さ調整機構とを備えたモータグレーダの制御方法であって、モータグレーダの前方の現況地形を取得するステップと、現況地形に基づいて、前輪に対するブレードの高さを調整するステップとを備える。

【0008】

したがって、現況地形に基づいてブレードの高さを調整するため整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0009】

好ましくは、モータグレーダの車速を取得するステップをさらに備える。前輪に対するブレードの高さを調整するステップでは、現況地形および車速に基づいて前輪に対するブレードの高さを調整する。

【0010】

したがって、現況地形および車速に基づいて車体に対するブレードの高さを調整するためブレードの高さの変化を抑制し、整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0011】

好ましくは、前輪が凹部を通過するか否かを判断するステップをさらに備える。前輪に対するブレードの高さを調整するステップでは、前輪が凹部を通過すると判断した場合、前輪に対するブレードの高さを現在の高さよりも高くする。

【0012】

したがって、前輪が凹部を通過する際に土砂を侵食することを抑制し、凹部の整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0013】

好ましくは、目標地形を設定するステップをさらに備える。前輪に対するブレードの高さを調整するステップでは、前輪に対するブレードの高さを目標地形よりも上方に維持する。

【0014】

したがって、前輪に対するブレードの高さを目標地形よりも上方に維持することにより目標地形への侵食を抑制し、目標地形の整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0015】

好ましくは、前輪が凹部を通過したか否かを判断するステップをさらに備える。前輪に対するブレードの高さを調整するステップでは、前輪が凹部を通過したと判断した場合、前輪に対するブレードの高さを再調整する。

【0016】

したがって、前輪が凹部を通過した場合には、ブレードの高さを再調整することにより整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0017】

好ましくは、前輪が凸部を通過するか否かを判断するステップをさらに備える。前輪に対するブレードの高さを調整するステップでは、前輪が凸部を通過すると判断した場合、前輪に対するブレードの高さを現在の高さよりも低くする。

【0018】

したがって、前輪が凸部を通過する際に、整地作業が不十分になることを抑制し、凸部の整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0019】

好ましくは、前輪が凸部を通過したか否かを判断するステップをさらに備える。前輪に対するブレードの高さを調整するステップでは、前輪が凸部を通過したと判断した場合、前輪に対するブレードの高さを再調整する。

【0020】

したがって、前輪が凸部を通過した場合には、ブレードの高さを再調整することにより整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0021】

好ましくは、現況地形を取得するステップでは、現況地形を撮像装置で撮像することおよび現況地形をレーザでスキャンすることの少なくとも一方を実行することにより、現況地形を取得する。

【0022】

したがって、撮像装置あるいはレーザを用いて、現況地形を精度よく取得して整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0023】

ある局面に従うモータグレーダは、車体と、車体に取り付けられた前輪および後輪と、前輪と後輪との間に設けられたブレードと、前輪に対するブレードの高さを調整する高さ調整機構と、モータグレーダの前方の現況地形を取得する取得部と、現況地形に基づいて、高さ調整機構に指示して前輪に対するブレードの高さを調整する制御部とを備える。

【0024】

したがって、取得した現況地形に基づいてブレードの高さを調整するため整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0025】

好ましくは、制御部は、モータグレーダの車速を取得し、現況地形および車速に基づいて、高さ調整機構に指示して前輪に対するブレードの高さを調整する。

【0026】

したがって、現況地形および車速に基づいて車体に対するブレードの高さを調整するためブレードの高さの変化を抑制し、整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0027】

好ましくは、制御部は、前輪が凹部を通過するか否かを判断し、前輪が凹部を通過すると判断した場合、高さ調整機構に指示して前輪に対するブレードの高さを現在の高さよりも高くする。

【0028】

したがって、前輪が凹部を通過する際に土砂を侵食することを抑制し、凹部の整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0029】

好ましくは、制御部は、前輪が凹部を通過したか否かを判断し、前輪が凹部を通過したと判断した場合、高さ調整機構に指示して前輪に対するブレードの高さを再調整する。

【0030】

したがって、前輪が凹部を通過した場合には、ブレードの高さを再調整することにより整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0031】

好ましくは、制御部は、前輪が凸部を通過するか否かを判断し、前輪が凸部を通過すると判断した場合、高さ調整機構に指示して前輪に対するブレードの高さを現在の高さよりも低くする。

【0032】

したがって、前輪が凸部を通過する際に、整地作業が不十分になることを抑制し、凸部の整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0033】

好ましくは、制御部は、前輪が凸部を通過したか否かを判断し、前輪が凸部を通過したと判断した場合、高さ調整機構に指示して前輪に対するブレードの高さを再調整する。

【0034】

したがって、前輪が凸部を通過した場合には、ブレードの高さを再調整することにより整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0035】

好ましくは、取得部は、モータグレーダに取り付けられた撮像装置およびモータグレーダに取り付けられたレーザの少なくとも一方により、現況地形を取得する。

【0036】

したがって、撮像装置あるいはレーザを用いて、現況地形を精度よく取得して整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【発明の効果】

【0037】

一実施形態に基づくモータグレーダの制御方法およびモータグレーダによれば、整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】実施形態に基づくモータグレーダ１の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】実施形態に基づくモータグレーダ１の構成を概略的に示す側面図である。

【図3】実施形態に基づくモータグレーダ１が備える制御系の構成を表したブロック図である。

【図4】実施形態に基づく現況地形の状況に応じてブレードの高さを制御する方式を説明する図である。

【図5】実施形態に基づくモータグレーダ１におけるブレードの高さを調整するフローを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、実施形態に係るモータグレーダについて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明については繰り返さない。

【0040】

＜Ａ．外観＞
図１は、実施形態に基づくモータグレーダ１の構成を概略的に示す斜視図である。

【0041】

図２は、実施形態に基づくモータグレーダ１の構成を概略的に示す側面図である。
図１および図２に示されるように、本実施形態のモータグレーダ１は、走行輪１１，１２と、車体フレーム２と、キャブ３と、作業機４とを主に備えている。また、モータグレーダ１は、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品を備えている。作業機４は、ブレード４２を含んでいる。モータグレーダ１は、ブレード４２で整地作業、除雪作業、軽切削、材料混合などの作業を行なうことができる。

【0042】

走行輪１１，１２は、前輪１１と後輪１２とを含んでいる。図１および図２においては、片側１輪ずつの２つの前輪１１と片側２輪ずつの４つの後輪１２とからなる全６輪の走行輪を示しているが、前輪１１および後輪１２の数および配置はこれに限られない。

【0043】

なお、以下の図の説明において、モータグレーダ１が直進走行する方向を、モータグレーダ１の前後方向という。モータグレーダ１の前後方向において、作業機４に対して前輪１１が配置されている側を、前方向とする。モータグレーダ１の前後方向において、作業機４に対して後輪１２が配置されている側を、後方向とする。モータグレーダ１の左右方向とは、平面視において前後方向と直交する方向である。前方向を見て左右方向の右側、左側が、それぞれ右方向、左方向である。モータグレーダ１の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。

【0044】

前後方向とは、キャブ３内の運転席に着座したオペレータの前後方向である。左右方向とは、運転席に着座したオペレータの左右方向である。左右方向とは、モータグレーダ１の車幅方向である。上下方向とは、運転席に着座したオペレータの上下方向である。運転席に着座したオペレータに正対する方向が前方向であり、運転席に着座したオペレータの背後方向が後方向である。運転席に着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。運転席に着座したオペレータの足元側が下側、頭上側が上側である。

【0045】

車体フレーム２は、リアフレーム２１と、フロントフレーム２２と、外装カバー２５とを含んでいる。リアフレーム２１は、外装カバー２５と、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品とを支持している。外装カバー２５はエンジン室６を覆っている。外装カバー２５には、上方開口部２６と、側方開口部２７と、後方開口部とが形成されている。上方開口部２６、側方開口部２７および後方開口部は、外装カバー２５を厚み方向に貫通して形成されている。

【0046】

リアフレーム２１は、外装カバー２５と、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品とを支持している。外装カバー２５はエンジン室６を覆っている。リアフレーム２１には、上記のたとえば４つの後輪１２の各々がエンジンからの駆動力によって回転駆動可能に取付けられている。

【0047】

フロントフレーム２２は、リアフレーム２１の前方に取り付けられている。フロントフレーム２２は、リアフレーム２１に、回動可能に連結されている。フロントフレーム２２は、前後方向に延びている。フロントフレーム２２は、リアフレーム２１に連結されている基端部と、基端部と反対側の先端部とを有している。フロントフレーム２２は、前端を有している。前端は、フロントフレーム２２の先端部に含まれている。フロントフレーム２２の先端部には、上記のたとえば２つの前輪１１が回転可能に取り付けられている。

【0048】

フロントフレーム２２の前端（または、車体フレーム２の前端）には、カウンタウェイト５１が取り付けられている。カウンタウェイト５１は、フロントフレーム２２に取り付けられるアタッチメントの一種である。カウンタウェイト５１は、前輪１１に負荷される下向きの荷重を増加して、操舵を可能にするとともにブレード４２の押付荷重を増加するために、フロントフレーム２２に装着されている。カウンタウェイト５１には、モータグレーダ１の前方の現況地形を撮像するための撮像装置５９が取り付けられている。

【0049】

撮像装置５９の取付位置は、上記の位置に限定されるものではなく、モータグレーダ１の前方の現況地形を撮像できる位置であれば、特に限定されない。たとえば、フロントフレーム２２の上面に設けられていてもよい。なお、撮像装置５９は、典型的には、ステレオカメラである。

【0050】

キャブ３はフロントフレーム２２に載置されている。キャブ３の内部には、ハンドル、変速レバー、作業機４の操作レバー、ブレーキ、アクセルペダル、インチングベダルなどの操作部（図示せず）が設けられている。なお、キャブ３は、リアフレーム２１に載置されていてもよい。

【0051】

作業機４は、ドローバ４０と、旋回サークル４１と、ブレード４２と、油圧モータ４９と、各種の油圧シリンダ４４〜４８とを主に有している。

【0052】

ドローバ４０の前端部は、フロントフレーム２２の先端部に揺動可能に取付けられている。ドローバ４０の後端部は、一対のリフトシリンダ４４，４５によってフロントフレーム２２に支持されている。この一対のリフトシリンダ４４，４５の伸縮によって、ドローバ４０の後端部がフロントフレーム２２に対して上下に昇降可能である。したがって、リフトシリンダ４４，４５がともに縮小することにより、フロントフレーム２２および前輪１１に対するブレード４２の高さは上方向に調整される。また、リフトシリンダ４４，４５がともに伸長することにより、フロントフレーム２２および前輪１１に対するブレード４２の高さは下方向に調整される。

【0053】

また、ドローバ４０は、リフトシリンダ４４，４５の伸縮によって、車両進行方向に沿った軸を中心に上下に揺動可能である。

【0054】

フロントフレーム２２とドローバ４０の側端部とには、ドローバシフトシリンダ４６が取り付けられている。このドローバシフトシリンダ４６の伸縮によって、ドローバ４０は、フロントフレーム２２に対して左右に移動可能である。

【0055】

旋回サークル４１は、ドローバ４０の後端部に旋回（回転）可能に取付けられている。旋回サークル４１は、油圧モータ４９によって、ドローバ４０に対し車両上方から見て時計方向または反時計方向に旋回駆動可能である。旋回サークル４１の旋回駆動によって、ブレード４２のブレード推進角が調整される。

【0056】

ブレード４２は、前輪１１と後輪１２との間に配置されている。ブレード４２は、車体フレーム２の前端（または、フロントフレーム２２の前端）と車体フレーム２の後端との間に配置されている。ブレード４２は、旋回サークル４１に支持されている。ブレード４２は、旋回サークル４１およびドローバ４０を介して、フロントフレーム２２に支持されている。

【0057】

ブレード４２は、旋回サークル４１に対して左右方向に移動可能に支持されている。具体的には、ブレードシフトシリンダ４７が、旋回サークル４１およびブレード４２に取り付けられており、ブレード４２の長手方向に沿って配置されている。このブレードシフトシリンダ４７によって、ブレード４２は旋回サークル４１に対して左右方向に移動可能である。ブレード４２は、フロントフレーム２２の長手方向に交差する方向に移動可能である。

【0058】

ブレード４２は、旋回サークル４１に対して、ブレード４２の長手方向に延びる軸を中心に揺動可能に支持されている。具体的には、チルトシリンダ４８が、旋回サークル４１およびブレード４２に取り付けられている。このチルトシリンダ４８を伸縮させることによって、ブレード４２は旋回サークル４１に対してブレード４２の長手方向に延びる軸を中心に揺動して、車両進行方向に対するブレード４２の傾斜角度を変更することができる。

【0059】

以上のように、ブレード４２は、ドローバ４０と旋回サークル４１とを介して、車両に対する上下の昇降、車両進行方向に沿った軸を中心とする揺動、前後方向に対する傾斜角度の変更、左右方向の移動、および、ブレード４２の長手方向に延びる軸を中心とする揺動を行なうことが可能に構成されている。

【0060】

＜Ｂ．システム構成＞
図３は、実施形態に基づくモータグレーダ１が備える制御系の構成を表したブロック図である。

【0061】

図３に示されるように、モータグレーダ１の制御システムは、一例として、右操作レバー３３と、油圧ポンプ１３１と、コントロールバルブ１３４と、油圧アクチュエータ１３５と、エンジン１３６と、エンジンコントローラ１３８と、スロットルダイヤル１３９と、回転センサ１４０と、ポテンショメータ１４５と、スタータスイッチ１４６と、メインコントローラ１５０と、撮像装置５９と、車速センサ６０とを含む。

【0062】

油圧ポンプ１３１は、作業機４等の駆動に用いる作動油を吐出する。
油圧ポンプ１３１には、コントロールバルブ１３４を介して油圧アクチュエータ１３５が接続される。油圧アクチュエータ１３５は、リフトシリンダ４４，４５等を含む。

【0063】

メインコントローラ１５０は、右操作レバー３３の操作量および操作方向に応じた出力電気信号に従う指令をコントロールバルブ１３４に出力する。

【0064】

斜板駆動装置１３２は、メインコントローラ１５０からの指示に基づいて駆動し、油圧ポンプ１３１の斜板の傾斜角度を変更する。これに伴い油圧ポンプ１３１からコントロールバルブ１３４への作動油の供給量が調整される。

【0065】

コントロールバルブ１３４は、電磁比例弁であり、油圧アクチュエータ１３５を制御する。

【0066】

具体的には、メインコントローラ１５０からの指令に従って作動油の供給を切り替える。たとえば、コントロールバルブ１３４は、メインコントローラ１５０からの指令に従ってリフトシリンダ４４，４５が伸長あるいは縮小するように作動油の供給を切り替える。また、コントロールバルブ１３４は、メインコントローラ１５０からの指令に従って油圧ポンプ１３１から油圧アクチュエータ１３５に供給する作動油の吐出量を調整する。

【0067】

エンジン１３６は、油圧ポンプ１３１と接続する駆動軸を有し、当該駆動軸に従って油圧ポンプ１３１が駆動される。

【0068】

エンジンコントローラ１３８は、メインコントローラ１５０からの指示に従い、エンジン１３６の動作を制御する。エンジン１３６は、一例としてディーゼルエンジンである。エンジン１３６のエンジン回転数は、スロットルダイヤル１３９等によって設定され、実際のエンジン回転数は回転センサ１４０によって検出される。回転センサ１４０は、メインコントローラ１５０と接続される。

【0069】

スロットルダイヤル１３９にはポテンショメータ１４５が設けられている。ポテンショメータ１４５は、スロットルダイヤル１３９の設定値（操作量）を検出する。スロットルダイヤル１３９の設定値は、メインコントローラ１５０に送信される。ポテンショメータ１４５は、エンジンコントローラ１３８に対して、エンジン１３６の回転数に関する指令値を出力する。当該指令値に従って、エンジン１３６の目標回転数が調整される。

【0070】

エンジンコントローラ１３８は、メインコントローラ１５０からの指示に従い燃料噴射装置が噴射する燃料噴射量等の制御を行うことにより、エンジン１３６の回転数を調節する。

【0071】

スタータスイッチ１４６は、エンジンコントローラ１３８と接続される。操作者がスタータスイッチ１４６を操作（スタートに設定）することにより、始動信号がエンジンコントローラ１３８に出力され、エンジン１３６が始動する。

【0072】

メインコントローラ１５０は、モータグレーダ１全体を制御するコントローラであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、不揮発性メモリ、タイマ等により構成される。なお、本例においては、メインコントローラ１５０と、エンジンコントローラ１３８とがそれぞれ別々の構成について説明しているが共通の１つのコントローラとすることも可能である。

【0073】

撮像装置５９は、メインコントローラ１５０に接続されている。撮像装置５９は、撮像によって得られたモータグレーダ１の前方の現況地形の画像データを、リアルタイムにメインコントローラ１５０に送信する。メインコントローラ１５０は、受信した画像データを解析し、現況地形の状況を判断する。

【0074】

撮像装置５９は、モータグレーダ１の前方の現況地形を撮像する。詳しくは、撮像装置５９は、モータグレーダ１の前方の所定の範囲の現況地形を撮像する。たとえば、撮像装置５９は、モータグレーダ１の先端部から所定の距離だけ離れた範囲（たとえば、１ｍ〜１０ｍ）の現況地形を撮像する。撮像装置５９は、撮像により得られた画像データを、メインコントローラ１５０に送る。

【0075】

車速センサ６０は、メインコントローラ１５０に接続されている。車速センサ６０は、モータグレーダ１の速度を計測する。

【0076】

＜Ｃ．ブレードの高さの制御＞
図４は、実施形態に基づく現況地形の状況に応じてブレードの高さを制御する方式を説明する図である。図４中の線Ｓは、目標地形（設計地形又は目標面ともいう）を示している。

【0077】

図４（Ａ）を参照して、モータグレーダ１は、前方に取り付けられた撮像装置５９に従って、モータグレーダ１の前方の現況地形の画像データを取得する。

【0078】

図４（Ｂ）を参照して、ここでは、モータグレーダ１の前輪１１が現況地形である凸部を通過する際の状態が示されている。

【0079】

当該図に示されるように、前輪１１が現況地形である凸部を通過する際には、凸部により車体フレーム２が持ち上がるため現況地形および目標地形に対するブレード４２の高さが変化する。

【0080】

したがって、凸部により現況地形および目標地形に対するブレード４２の高さが乖離する方向に離れるため、地表面付近の土砂を整地できず精度の高い整地作業ができない可能性がある。

【0081】

図４（Ｃ）を参照して、ここでは、モータグレーダ１の前輪１１が現況地形である凹部を通過する際の状態が示されている。

【0082】

当該図に示されるように、前輪１１が凹部を通過する際には、凹部により車体フレーム２が沈むため現況地形および目標地形に対するブレード４２の高さが変化する。

【0083】

したがって、凹部により現況地形および目標地形に対するブレード４２の高さが現況地形または目標地形に食い込む方向に移動するため土砂を侵食し、目標地形を傷つけてしまい精度の高い整地作業ができない可能性がある。

【0084】

図４（Ｄ）を参照して、本実施形態においては、前方の取得した現況地形に凸部を含む場合には、車体フレーム２および前輪１１に対するブレード４２の高さを調整する。

【0085】

具体的には、前輪１１が現況地形である凸部を通過する際には、車体フレーム２および前輪１１に対するブレード４２の高さを現在の高さよりも低くする。これにより、モータグレーダ１は、ブレード４２の高さを調整しない場合に比べて、凸部の土砂等をより均一に整地することが可能である。

【0086】

当該方式により、モータグレーダ１は、現況地形に応じた整地作業を実行することが可能となるため、施工精度を向上させることが可能である。

【0087】

モータグレーダ１は、凸部の高さを判断し、判断した高さに応じてブレード４２の高さを調整するようにしても良い。これにより、凸部を通過する際においても、現況地形および目標地形に対するブレード４２の高さの変化を抑制し、現況地形に応じた精度の高い整地作業を実行することが可能である。

【0088】

図４（Ｅ）を参照して、本実施形態においては、前方の取得した現況地形に凹部を含む場合には、車体フレーム２および前輪１１に対するブレード４２の高さを調整する。

【0089】

具体的には、前輪１１が現況地形である凹部を通過する際には、車体フレーム２および前輪１１に対するブレード４２の高さを現在の高さよりも高くする。これにより、モータグレーダ１は、ブレード４２の高さを調整しない場合に比べて、凹部の土砂等をより均一に整地することが可能である。

【0090】

当該方式により、モータグレーダ１は、現況地形に応じた整地作業を実行することが可能となるため、施工精度を向上させることが可能である。

【0091】

モータグレーダ１は、凹部の深さを判断し、判断した深さに応じてブレード４２の高さを調整するようにしても良い。これにより、凹部を通過する際においても、現況地形および目標地形に対するブレード４２の高さの変化を抑制し、現況地形に応じた精度の高い整地作業を実行することが可能である。

【0092】

現況地形の凹凸が原因でブレード４２の位置が目標地形（設計地形）から外れることを抑制できるので、施工精度が高められ、施工後の地形を設計地形に近づけることができる。これにより、整地作業に要するモータグレーダ１の走行回数が低減できるので、施工時間を短縮することができる。

【0093】

＜Ｄ．制御フロー＞
図５は、実施形態に基づくモータグレーダ１におけるブレードの高さを調整するフローを説明する図である。

【0094】

図５を参照して、メインコントローラ１５０は、撮像装置５９によって撮像された現況地形の画像データの取得を開始する（ステップＳ１）。メインコントローラ１５０は、撮像装置５９からの画像データを取得する毎に解析処理を実行する。メインコントローラ１５０は、当該取得した画像データの解析結果に基づいてモータグレーダ１の前方の現況地形に凹凸が含まれているか否かを判断する。

【0095】

ところで、現況地形は、整地が未完成であるため、少なくとも、小さな凹凸を有する。モータグレーダ１は、このような小さな凹凸に対しては、ブレードの高さを調整する必要はない。

【0096】

従って、メインコントローラ１５０は、このような小さな凹凸を考慮しないようにするため、当該小さな凹凸以外の凹凸が存在するか否かを判断する。具体的には、メインコントローラ１５０は、所定の基準以上の凹部および凸部が前方に存在するか否かを判断し、これらが存在する場合に、凹凸があると判断する。

【0097】

次に、メインコントローラ１５０は、目標地形（設計地形）に従ってブレードの高さを設定する（ステップＳ２）。具体的には、メインコントローラ１５０は、現況地形が設計地形となるようにブレードの高さを設定する。なお、メインコントローラ１５０は、現況地形に対するブレード４２の負荷も考慮して複数回の整地工程が要求される場合には、段階的に設計地形に近づくような目標地形を段階的に設定してブレードの高さを設定することが可能である。なお、本例においては、設計地形に従うブレードの高さを自動的に算出して設定する場合について説明するが、オペレータからの操作指示により設定された設計地形に従ってブレードの高さを設定するようにしても良い。具体的には、右操作レバー３３の操作量および操作方向に応じた指令に基づいてブレードの高さを設定しても良い。

【0098】

次に、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凹部を通過するか否かを判断する（ステップＳ３）。具体的には、メインコントローラ１５０は、取得した画像データに基づいて前輪１１が凹部を通過するか否かを判断する。

【0099】

ステップＳ３において、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凹部を通過すると判断した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）には、車速およびモータグレーダ１と凹部との距離を取得する（ステップＳ４）。メインコントローラ１５０は、モータグレーダ１と凹部との間の距離を算出する。モータグレーダ１と凹部との距離としては、たとえば、撮像装置５９から凹部までの距離とすることができる。あるいは、モータグレーダ１と凹部との距離としては、撮像装置５９から凹部までの距離に、撮像装置５９とブレード４２との間の距離を加えたものとしてもよい。車速は、車速センサ６０で計測された速度を用いることが可能である。

【0100】

メインコントローラ１５０は、算出された距離と、モータグレーダ１の速度とに基づき、モータグレーダ１（たとえば、ブレード４２）が凹部に到達する時間を算出する（ステップＳ５）。

【0101】

メインコントローラ１５０は、ブレードの高さを上方向に調整する（ステップＳ６）。具体的には、メインコントローラ１５０は、車体フレーム２（または前輪１１）に対するブレードの高さを設定されていた現在の高さから高く（上方向に調整）する。メインコントローラ１５０は、リフトシリンダ４４，４５がともに縮小するようにコントロールバルブ１３４に指示する。

【0102】

メインコントローラ１５０は、当該算出された時間に、ブレード４２の高さの調整が完了するようにシリンダの伸縮速度を制御する。このような構成によれば、モータグレーダ１が凹部に到達した時点で、ブレードの高さを適切に設定することができる。また、ブレードの高さの変化を抑制し、整地作業の施工精度を向上させることが可能である。

【0103】

メインコントローラ１５０は、前輪１１の凹部の通過が完了したかどうかを判断する（ステップＳ７）。具体的には、メインコントローラ１５０は、取得した画像データに基づいて前輪１１が凹部を通過したか否かを判断する。メインコントローラ１５０は、凹部を通過するまでの距離を算出し、算出した距離とモータグレーダ１の速度とに基づき凹部を通過するまでの時間を算出する。そして、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凹部を通過し始めてから、凹部の通過が完了するまでの時間が経過したか否かを判断する。そして、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凹部を通過し始めてから、凹部の通過が完了するまでの時間が経過したと判断した場合に、凹部の通過が完了したと判断することが可能である。

【0104】

ステップＳ７において、メインコントローラ１５０は、前輪１１の凹部の通過が完了するまでの間、ステップＳ７の状態を維持し（ステップＳ７においてＮＯ）、前輪１１の凹部の通過が完了したと判断した場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）には、ステップＳ２に戻る。具体的には、上記したようにメインコントローラ１５０は、設計地形に従ってブレードの高さを設定する。

【0105】

一方で、ステップＳ３において、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凹部を通過しないと判断した場合（ステップＳ３においてＮＯ）には、前輪１１が凸部を通過するか否かを判断する（ステップＳ８）。具体的には、メインコントローラ１５０は、取得した画像データに基づいて前輪１１が凸部を通過するか否かを判断する。

【0106】

ステップＳ８において、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凸部を通過すると判断した場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）には、車速およびモータグレーダ１と凸部との距離を取得する（ステップＳ９）。メインコントローラ１５０は、モータグレーダ１と凸部との間の距離を算出する。モータグレーダ１と凸部との距離としては、たとえば、撮像装置５９から凸部までの距離とすることができる。あるいは、モータグレーダ１と凸部との距離としては、撮像装置５９から凸部までの距離に、撮像装置５９とブレード４２との間の距離を加えたものとしてもよい。車速は、車速センサ６０で計測された速度を用いることが可能である。

【0107】

メインコントローラ１５０は、算出された距離と、モータグレーダ１の速度とに基づき、モータグレーダ１（たとえば、ブレード４２）が凸部に到達する時間を算出する（ステップＳ１０）。

【0108】

メインコントローラ１５０は、ブレードの高さを下方向に調整する（ステップＳ１１）。具体的には、メインコントローラ１５０は、車体フレーム２に対するブレードの高さを設定されていた現在の高さよりも低く（下方向に調整）する。メインコントローラ１５０は、リフトシリンダ４４，４５がともに伸長するようにコントロールバルブ１３４に指示する。

【0109】

メインコントローラ１５０は、当該算出された時間に、ブレード４２の高さの調整が完了するようにシリンダの伸縮速度を制御する。このような構成によれば、モータグレーダ１が凸部に到達した時点で、ブレードの高さを適切に設定することができる。

【0110】

メインコントローラ１５０は、前輪１１の凸部の通過が完了したかどうかを判断する（ステップＳ１２）。具体的には、メインコントローラ１５０は、取得した画像データに基づいて前輪１１が凸部を通過したか否かを判断する。メインコントローラ１５０は、凸部を通過するまでの距離を算出し、算出した距離とモータグレーダ１の速度とに基づき凸部の通過するまでの時間を算出する。そして、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凸部を通過し始めてから、凸部の通過が完了するまでの時間が経過したか否かを判断する。そして、メインコントローラ１５０は、前輪１１が凸部を通過し始めてから、凸部の通過が完了するまでの時間が経過したと判断した場合に、凸部の通過が完了したと判断することが可能である。

【0111】

ステップＳ１２において、メインコントローラ１５０は、前輪１１の凸部の通過が完了するまでの間、ステップＳ１２の状態を維持し（ステップＳ１２においてＮＯ）、前輪１１の凸部の通過が完了したと判断した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）には、ステップＳ２に戻る。具体的には、上記したようにメインコントローラ１５０は、設計地形に従ってブレードの高さを設定する。

【0112】

当該処理により、現況地形の凹凸に合わせてブレードの高さが調整されるため、現況地形の凹凸が原因でブレード４２の位置が設計地形から外れることを抑制できるので、施工精度が高められ、施工後の地形を設計地形に近づけることができる。ブレードの高さは、前輪１１が現況地形の凹凸を通過することにより、目標地形に対して変動する。しかし、前輪１１が現況地形の凹凸を通過する前にブレードの高さの調整準備ができる。したがって、ブレード制御の応答遅れを抑制できるので、施工精度が高められる。これにより、整地作業に要するモータグレーダ１の走行回数が低減できるので、施工時間を短縮することができる。

【0113】

＜Ｅ．変形例＞
上記においては、モータグレーダ１は、撮像装置５９を用いて現況地形を取得した。しかしながら、これに限定されるものではない。撮像装置５９の代わりに、レーザ装置を用いてもよい。この場合、レーザ装置が照射するレーザ光によって現況地形のスキャン（走査）を行なうことにより、現況地形を取得してもよい。

【0114】

また、上記においては、モータグレーダ１自体が現況地形を直接取得する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、モータグレーダ１は、通信可能なサーバ装置から現況地形の情報を得てもよい。また、現況地形の取得として、撮像装置５９を用いて現況地形を取得する場合について説明したが、必ずしもモータグレーダ１に取り付けられている必要はなく、別の装置に設けられた撮像装置５９の画像データを利用するようにしても良く、予め取得した画像データを利用しても良い。この点で画像データの取得の方式については何ら限定されない。この場合、予め取得した現況地形の情報とモータグレーダ１にＧＮＳＳアンテナを設けて取得したモータグレーダ１の位置情報とにより、モータグレーダ１の前方の現況地形を得てもよい。この点で画像データの取得の方式については何ら限定されない。また、目標地形（設計地形）は、予め取得した設計地形を利用してもよい。この場合、前輪１１に対するブレード４２の高さを目標地形よりも上方に維持するように、前輪１１に対するブレード４２の高さを調整するとよい。

【0115】

なお、これまでに説明した実施形態では、モータグレーダ１がキャブ３を有していたが、モータグレーダ１は、キャブ３を必ずしも有しなくてもよい。モータグレーダ１は、オペレータがモータグレーダ１に搭乗してモータグレーダ１を操作する仕様に限られず、外部からの遠隔操作によって動作する仕様であってもよい。この場合、モータグレーダ１は、オペレータが搭乗するためのキャブ３を必要としないため、キャブ３を有しなくてもよい。

【0116】

今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本願の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0117】

１ モータグレーダ、２ 車体フレーム、３ キャブ、４ 作業機、１１ 前輪、１２ 後輪、１９ 車軸、２１ リアフレーム、２２ フロントフレーム、４０ ドローバ、４１ 旋回サークル、４２ ブレード、４４，４５ リフトシリンダ、４６ ドローバシフトシリンダ、４７ ブレードシフトシリンダ、４８ チルトシリンダ、４９ 油圧モータ、５１ アンカーウェイト、５９ 撮像装置、１１８ 作業機レバー、１３１ 油圧ポンプ、１３２ 斜板駆動装置、１３５ 油圧アクチュエータ、１３６ エンジン、１３８ エンジンコントローラ、１３９ スロットルダイヤル、１５０ メインコントローラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】