特開 2023-179888 作業機械、作業機械を制御するための方法、及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023179888

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】作業機械、作業機械を制御するための方法、及びシステム

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/85 20060101AFI20231213BHJP

【ＦＩ】

E02F3/85 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092789

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【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】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】園田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】中江 好秀

(72)【発明者】

【氏名】前田 貴志

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA03

2D003AB04

2D003BA01

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB04

2D003DB05

(57)【要約】

【課題】作業機械において、作業機の姿勢を変更するための操作を容易にすると共に、作業機の姿勢による操作感の低下を抑える。
【解決手段】作業機械は、車体と、作業機と、複数のアクチュエータと、操作装置と、センサと、コントローラとを備える。作業機は、ブレードを含む。センサは、ブレードの現在の姿勢を検出する。コントローラは、複数のアクチュエータのストローク動作の組み合わせにより、ブレードが、操作装置の操作に応じて、現在の姿勢から、ブレード法線方向に移動するための複数のアクチュエータのそれぞれの目標ストローク長を決定する。ブレード法線方向は、ブレードの長手方向に垂直な方向である。コントローラは、目標ストローク長に基づいて、複数のアクチュエータを制御する。
【選択図】図１９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
ブレードを含み、前記車体に対して可動的に接続された作業機と、
前記作業機に接続され、前記車体に対する前記ブレードの姿勢を変更する複数のアクチュエータと、
前記ブレードの姿勢を変更するために操作可能な操作装置と、
前記ブレードの現在の姿勢を検出するセンサと、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記ブレードの現在の姿勢を取得し、
前記複数のアクチュエータのストローク動作の組み合わせにより、前記ブレードが、前記操作装置の操作に応じて、前記現在の姿勢から、前記ブレードの長手方向に垂直なブレード法線方向に移動するための前記複数のアクチュエータのそれぞれの目標ストローク長を決定し、
前記目標ストローク長に基づいて前記複数のアクチュエータを制御する、
作業機械。

【請求項2】

前記コントローラは、
前記操作装置の操作に応じた前記ブレードの制御モードを、少なくとも第１モードと第２モードとから選択し、
前記第１モードでは、前記操作装置の操作に応じて、前記ブレードを、重力方向に平行な鉛直方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御し、
前記第２モードでは、前記操作装置の操作に応じて、前記ブレードを、前記ブレード法線方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記コントローラは、
前記操作装置の操作に応じた前記ブレードの制御モードを、前記ブレードの現在の姿勢に応じて、少なくとも前記第１モードと前記第２モードとから選択する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記コントローラは、
前記ブレードの現在の姿勢が、通常姿勢であるか、又は、前記通常姿勢よりも大きなロール角を有するバンクカット姿勢であるかを判定し、
前記ブレードの現在の姿勢が、前記通常姿勢である場合には、前記ブレードの制御モードとして前記第１モードを選択し、
前記ブレードの現在の姿勢が、前記バンクカット姿勢である場合には、前記ブレードの制御モードとして前記第２モードを選択する、
請求項３に記載の作業機械。

【請求項5】

前記センサは、地面、又は、前記車体に対する前記ブレードのロール角を検出し、
前記コントローラは、前記ロール角に基づいて、前記ブレードの姿勢が、前記通常姿勢であるか、又は前記バンクカット姿勢であるかを判定する、
請求項４に記載の作業機械。

【請求項6】

前記車体は、前記車体の前後方向に延びるフロントフレームを含み、
前記作業機は、前記フロントフレームに対して回転可能に接続されたリフタブラケットを含み、
前記ブレードは、前記リフタブラケットを介して前記フロントフレームに支持されており、
前記センサは、前記フロントフレームに対する前記リフタブラケットの回転角度を検出し、
前記コントローラは、前記リフタブラケットの回転角度に基づいて、前記ブレードの姿勢が、前記通常姿勢であるか、又は前記バンクカット姿勢であるかを判定する、
請求項４に記載の作業機械。

【請求項7】

前記操作装置は、左リフト操作部材を含み、
前記コントローラは、
前記第１モードでは、前記左リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの左端部を前記鉛直方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御し、
前記第２モードでは、前記左リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの左端部を前記ブレード法線方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項8】

前記操作装置は、右リフト操作部材を含み、
前記コントローラは、
前記第１モードでは、前記右リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの右端部を前記鉛直方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御し、
前記第２モードでは、前記右リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの右端部を前記ブレード法線方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項9】

作業機械を制御するための方法であって、前記作業機械は、車体と、ブレードを含み前記車体に対して可動的に接続された作業機と、前記作業機に接続され前記車体に対する前記ブレードの姿勢を変更する複数のアクチュエータと、を備え、前記方法は、
前記ブレードの現在の姿勢を取得することと、
操作装置への操作を示す信号を取得することと、
前記複数のアクチュエータのストローク動作の組み合わせにより、前記ブレードが、前記操作装置の操作に応じて、前記現在の姿勢から、前記ブレードの長手方向に垂直なブレード法線方向に移動するための前記複数のアクチュエータのそれぞれの目標ストローク長を決定することと、
前記目標ストローク長に基づいて前記複数のアクチュエータを制御すること、
を備える方法。

【請求項10】

前記操作装置の操作に応じた前記ブレードの制御モードを、少なくとも第１モードと第２モードとから選択することと、
前記第１モードでは、前記操作装置の操作に応じて、前記ブレードを、重力方向に平行な鉛直方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御することと、
前記第２モードでは、前記操作装置の操作に応じて、前記ブレードを、前記ブレード法線方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記操作装置の操作に応じた前記ブレードの制御モードを、前記ブレードの現在の姿勢に応じて、少なくとも前記第１モードと前記第２モードとから選択すること、
をさらに備える請求項１０に記載の方法

【請求項12】

前記ブレードの現在の姿勢が、通常姿勢であるか、又は、前記通常姿勢よりも大きなロール角を有するバンクカット姿勢であるかを判定することと、
前記ブレードの現在の姿勢が、前記通常姿勢である場合には、前記ブレードの制御モードとして前記第１モードを選択することと、
前記ブレードの現在の姿勢が、前記バンクカット姿勢である場合には、前記ブレードの制御モードとして前記第２モードを選択すること、
を備える請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

地面、又は、前記車体に対する前記ブレードのロール角を検出することと、
前記ロール角に基づいて、前記ブレードの姿勢が、前記通常姿勢であるか、又は前記バンクカット姿勢であるかを判定すること、
をさらに備える請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記車体は、前記車体の前後方向に延びるフロントフレームを含み、
前記作業機は、前記フロントフレームに対して回転可能に接続されたリフタブラケットを含み、
前記ブレードは、前記リフタブラケットを介して前記フロントフレームに支持されており、
前記フロントフレームに対する前記リフタブラケットの回転角度を検出することと、
前記リフタブラケットの回転角度に基づいて、前記ブレードの姿勢が、前記通常姿勢であるか、又は前記バンクカット姿勢であるかを判定すること、
をさらに備える請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記操作装置は、左リフト操作部材を含み、
前記第１モードでは、前記左リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの左端部を前記鉛直方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御することと、
前記第２モードでは、前記左リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの左端部を前記ブレード法線方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

前記操作装置は、右リフト操作部材を含み、
前記第１モードでは、前記右リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの右端部を前記鉛直方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御することと、
前記第２モードでは、前記右リフト操作部材の操作に応じて、前記ブレードの右端部を前記ブレード法線方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

作業機械を制御するためのシステムであって、前記作業機械は、車体と、ブレードを含み前記車体に対して可動的に接続された作業機と、前記作業機に接続され前記車体に対する前記ブレードの姿勢を変更する複数のアクチュエータと、を備え、前記システムは、
前記ブレードの姿勢を変更するために操作可能な操作装置と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記ブレードの現在の姿勢を取得し、
前記複数のアクチュエータのストローク動作の組み合わせにより、前記ブレードが、前記操作装置の操作に応じて、前記現在の姿勢から、前記ブレードの長手方向に垂直なブレード法線方向に移動するための前記複数のアクチュエータのそれぞれの目標ストローク長を決定し、
前記目標ストローク長に基づいて前記複数のアクチュエータを制御する、
システム。

【請求項18】

前記コントローラは、
前記操作装置の操作に応じた前記ブレードの制御モードを、少なくとも第１モードと第２モードとから選択し、
前記第１モードでは、前記操作装置の操作に応じて、前記ブレードを、重力方向に平行な鉛直方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御し、
前記第２モードでは、前記操作装置の操作に応じて、前記ブレードを、前記ブレード法線方向に移動するように、前記複数のアクチュエータを制御する、
請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記コントローラは、
前記操作装置の操作に応じた前記ブレードの制御モードを、前記ブレードの現在の姿勢に応じて、少なくとも前記第１モードと前記第２モードとから選択する、
請求項１８に記載の作業機械。

【請求項20】

前記コントローラは、
前記ブレードの現在の姿勢が、通常姿勢であるか、又は、前記通常姿勢よりも大きなロール角を有するバンクカット姿勢であるかを判定し、
前記ブレードの現在の姿勢が、前記通常姿勢である場合には、前記ブレードの制御モードとして前記第１モードを選択し、
前記ブレードの現在の姿勢が、前記バンクカット姿勢である場合には、前記ブレードの制御モードとして前記第２モードを選択する、
請求項１９に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械、作業機械を制御するための方法、及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械には、ブレードなどの作業機と、複数のアクチュエータとを備えるものがある。複数のアクチュエータのストローク動作に応じて、作業機の姿勢が変更される。作業機の姿勢は、作業機の高さと向きとを含む。例えば、特許文献１のモータグレーダは、フロントフレームと、ドローバと、サークルと、ブレードと、左右のリフトシリンダと、ドローバシフトシリンダと、油圧モータとを備えている。

【0003】

ドローバは、フロントフレームに対して上下方向及び左右方向に揺動可能に支持される。サークルは、ドローバに対して回転可能に支持される。ブレードは、サークルに接続される。左右のリフトシリンダは、ドローバを上下に移動させる。ドローバシフトシリンダは、ドローバを左右に揺動させる。油圧モータは、サークルを回転させる。

【0004】

また、上記のモータグレーダは、各シリンダに対応する複数の操作レバーを備えている。例えば、左リフトレバーの操作に応じて、左リフトシリンダがストローク動作する。右リフトレバーの操作に応じて、右リフトシリンダがストローク動作する。ドローバシフトレバーの操作に応じて、ドローバシフトシリンダがストローク動作する。回転レバーの操作に応じて、油圧モータが回転動作する。オペレータは、これらの操作レバーを操作することで、ブレードの姿勢を変更する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５６２４６９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のモータグレーダでは、オペレータが目標とする姿勢をブレードにとらせるために、複数の操作レバーを同時に操作する必要がある。例えば、オペレータが、ブレードの左端のみを上昇させたい場合に、オペレータが左リフトレバーのみを操作すると、左リフトシリンダが収縮することでブレードの左端が上昇するが、同時にブレードの右端が下降してしまう。従って、オペレータが、ブレードの左端のみを上昇させたい場合には、右端の上昇を抑えるために他のレバーも同時に操作する必要がある。

【0007】

また、ブレードが水平に保持されている場合、オペレータが、左リフトレバーと右リフトレバーとを同時に操作しても、ブレードは鉛直方向にまっすぐ上昇せず、ドローバシフトシリンダを回転させながら斜め上方向に移動してしまう。ブレードをまっすぐ鉛直に上昇させるためには、左リフトレバー、右リフトレバー，ドローバシフトレバーの３本を同時に操作する必要がある。そのため、作業機の操作は容易ではない。

【0008】

本発明の目的は、作業機械において、作業機の姿勢を変更するための操作を容易にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の態様に係る作業機械は、車体と、作業機と、複数のアクチュエータと、操作装置と、センサと、コントローラとを備える。作業機は、ブレードを含む。作業機は、車体に対して可動的に接続される。複数のアクチュエータは、作業機に接続される。複数のアクチュエータは、車体に対するブレードの姿勢を変更する。操作装置は、ブレードの姿勢を変更するために操作可能である。センサは、ブレードの現在の姿勢を検出する。コントローラは、ブレードの現在の姿勢を取得する。コントローラは、複数のアクチュエータのストローク動作の組み合わせにより、ブレードが、操作装置の操作に応じて、現在の姿勢から、ブレード法線方向に移動するための複数のアクチュエータのそれぞれの目標ストローク長を決定する。ブレード法線方向は、ブレードの長手方向に垂直な方向である。コントローラは、目標ストローク長に基づいて複数のアクチュエータを制御する。

【0010】

本発明の第２の態様に係る方法は、作業機械を制御するための方法である。作業機械は、車体と、作業機と、複数のアクチュエータとを備える。作業機は、ブレードを含む。作業機は、車体に対して可動的に接続される。複数のアクチュエータは、作業機に接続される。複数のアクチュエータは、車体に対するブレードの姿勢を変更する。当該方法は、ブレードの現在の姿勢を取得することと、操作装置への操作を示す信号を取得することと、複数のアクチュエータのストローク動作の組み合わせにより、ブレードが、操作装置の操作に応じて、現在の姿勢から、ブレードの長手方向に垂直なブレード法線方向に移動するための複数のアクチュエータのそれぞれの目標ストローク長を決定することと、目標ストローク長に基づいて複数のアクチュエータを制御すること、を備える。

【0011】

本発明の第３の態様に係るシステムは、作業機械を制御するためのシステムである。作業機械は、車体と、作業機と、複数のアクチュエータとを備える。作業機は、ブレードを含む。作業機は、車体に対して可動的に接続される。複数のアクチュエータは、作業機に接続される。複数のアクチュエータは、車体に対するブレードの姿勢を変更する。当該システムは、操作装置とコントローラとを備える。操作装置は、ブレードの姿勢を変更するために操作可能である。コントローラは、ブレードの現在の姿勢を取得する。コントローラは、複数のアクチュエータのストローク動作の組み合わせにより、ブレードが、操作装置の操作に応じて、現在の姿勢から、ブレード法線方向に移動するための複数のアクチュエータのそれぞれの目標ストローク長を決定する。ブレード法線方向は、ブレードの長手方向に垂直な方向である。コントローラは、目標ストローク長に基づいて複数のアクチュエータを制御する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、操作装置の操作に応じて、ブレードをブレード法線方向に移動するように、複数のアクチュエータが制御される。それにより、作業機の姿勢を変更するための操作が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る作業機械の側面図である。

【図2】作業機械の前部の斜視図である。

【図3】リフタブラケット及びその周辺の構成を示す分解斜視図である。

【図4】作業機械の駆動系及び制御系を示す模式図である。

【図5】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な背面図である。

【図6】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な平面図である。

【図7】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な側面図である。

【図8】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な平面図である。

【図9】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な平面図である。

【図10】オペレータによって操作される操作部材と、駆動されるアクチュエータとの対応を示す表である。

【図11】作業機の姿勢を示す数学モデルの背面図である。

【図12】作業機の姿勢を示す数学モデルの背面図である。

【図13】作業機の姿勢を示す数学モデルの背面図である。

【図14】作業機の姿勢を変更するための統合制御の処理を示すフローチャートである。

【図15】作業機の姿勢を示す数学モデルの背面図である。

【図16】作業機の姿勢を示す数学モデルの側面図である。

【図17】作業機の姿勢を示す数学モデルの側面図である。

【図18】ブレードが通常姿勢である場合の作業機の正面図である。

【図19】ブレードがバンクカット姿勢である場合の作業機の正面図である。

【図20】統合制御の処理を示すフローチャートである。

【図21】変形例に係る作業機械の駆動系及び制御系を示す模式図である。

【図22】ブレードがバンクカット姿勢である場合の作業機の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１の側面図である。図２は、作業機械１の前部の斜視図である。図１に示すように、作業機械１は、車体２と、前輪３と、後輪４と、作業機５とを備える。車体２は、フロントフレーム１１と、リアフレーム１２と、キャブ１３と、動力室１４とを含む。

【0015】

リアフレーム１２は、フロントフレーム１１に接続されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２に対して、左右にアーティキュレート可能である。なお、以下の説明において、前後左右の各方向は、アーティキュレート角が０、すなわち、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とが真っすぐな状態での車体２の前後左右の各方向を意味するものとする。

【0016】

キャブ１３と動力室１４とは、リアフレーム１２上に配置されている。キャブ１３には、図示しない運転席が配置されている。動力室１４には、後述する駆動系が配置されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２から前方へ延びている。前輪３は、フロントフレーム１１に取り付けられている。後輪４は、リアフレーム１２に取り付けられている。

【0017】

作業機５は、車体２に対して可動的に接続されている。作業機５は、支持部材１５と、ブレード１６と、リフタブラケット２９とを含む。支持部材１５は、車体２に可動的に接続されている。支持部材１５は、ブレード１６を支持している。支持部材１５とブレード１６とは、リフタブラケット２９を介して、フロントフレーム１１に支持されている。支持部材１５は、ドローバ１７とサークル１８とを含む。ドローバ１７は、フロントフレーム１１の下方に配置される。

【0018】

図２に示すように、ドローバ１７は、フロントフレーム１１の軸支部１９に接続されている。軸支部１９は、フロントフレーム１１の前部に配置されている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１の前部から後方へ延びている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１に対して少なくとも車体２の上下方向と左右方向とに揺動可能に支持されている。例えば、軸支部１９は、ボールジョイントを含む。ドローバ１７は、ボールジョイントを介して、フロントフレーム１１に対して回転可能に接続されている。

【0019】

サークル１８は、ドローバ１７の後部に接続されている。サークル１８は、ドローバ１７に対して回転可能に支持される。ブレード１６は、サークル１８に接続される。ブレード１６は、サークル１８を介して、ドローバ１７に支持されている。ブレード１６は、チルト軸２１回りに回転可能にサークル１８に支持されている。チルト軸２１は、左右方向に延びている。ブレード１６は、左右方向にスライド可能にサークル１８に支持されている。

【0020】

作業機械１は、作業機５の姿勢を変更するための複数のアクチュエータ２２－２７を備えている。複数のアクチュエータ２２－２７は、複数の油圧シリンダ２２－２６を含む。複数の油圧シリンダ２２－２６は、作業機５に接続されている。複数の油圧シリンダ２２－２６は、油圧によって伸縮する。複数の油圧シリンダ２２－２６は、伸縮することで、車体２に対する作業機５の姿勢を変更する。以下の説明では、油圧シリンダの伸縮を「ストローク動作」と呼ぶ。

【0021】

詳細には、複数の油圧シリンダ２２－２６は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４と、ブレードチルトシリンダ２５と、ブレードシフトシリンダ２６とを含む。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、左右方向に互いに離れて配置されている。左リフトシリンダ２２は、ドローバ１７の左部分に接続されている。右リフトシリンダ２３は、ドローバ１７の右部分に接続されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、ドローバ１７に対して左右に揺動可能に接続されている。

【0022】

左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、フロントフレーム１１に対して、左右に揺動可能に接続されている。詳細には、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、リフタブラケット２９を介して、フロントフレーム１１に接続されている。リフタブラケット２９は、フロントフレーム１１に対して回転可能に接続されている。リフタブラケット２９は、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とを左右に揺動可能に支持している。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とのストローク動作により、ドローバ１７は、軸支部１９回りに上下に揺動する。それにより、ブレード１６が上下に移動する。

【0023】

ドローバシフトシリンダ２４は、ドローバ１７とフロントフレーム１１とに接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、リフタブラケット２９を介してフロントフレーム１１に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１に対して、揺動可能に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、ドローバ１７に対して、揺動可能に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１からドローバ１７に向かって、斜め下方に延びている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１の左右の一側方から反対の側方へ向かって延びている。ドローバシフトシリンダ２４のストローク動作により、ドローバ１７は、軸支部１９回りに左右に揺動する。

【0024】

図３は、リフタブラケット２９及びその周辺の構成を示す分解斜視図である。図３に示すように、フロントフレーム１１には、リフタガイド３０が固定されている。リフタガイド３０は、円環状の形状を有しており、フロントフレーム１１の周囲に配置されている。リフタガイド３０には、複数のロック孔３０１が設けられている。複数のロック孔３０１は、リフタガイド３０の周方向に並んで配置されている。なお、図３においては、複数のロック孔３０１の一部のみに符号３０１がふされており、他のロック孔３０１の符号は省略されている。

【0025】

リフタブラケット２９は、貫通孔２９１を含む。貫通孔２９１には、フロントフレーム１１が通される。リフタブラケット２９は、上ブラケット２９ａと、下ブラケット２９ｂとを含む。上ブラケット２９ａと下ブラケット２９ｂとは、それぞれ半円環状に形成されている。上ブラケット２９ａと下ブラケット２９ｂとは、リフタガイド３０を挟み込むように互いに連結される。上ブラケット２９ａには左右のリフトシリンダ２２，２３が取り付けられる。下ブラケット２９ｂには、ドローバシフトシリンダ２４が取り付けられる。

【0026】

図２に示すように、リフタブラケット２９は、ロックピン５１，５２を含む。ロックピン５１，５２は、リフタガイド３０に向かい合って配置される。ロックピン５１，５２は、ロック孔３０１内とロック孔３０１外とに移動可能に設けられる。ロックピン５１，５２がロック孔３０１外に配置されている状態（以下、「解除状態」と呼ぶ）では、リフタブラケット２９は、フロントフレーム１１に対して回転可能となる。ロックピン５１，５２がロック孔３０１内に配置されている状態（以下、「ロック状態」と呼ぶ）では、リフタブラケット２９は、フロントフレーム１１に対して回転不能となり、フロントフレーム１１に固定される。リフタブラケット２９が解除状態で、左右のリフトシリンダ２２，２３が伸縮することにより、ブレード１６がフロントフレーム１１回りに回転する。

【0027】

図１に示すように、ブレードチルトシリンダ２５は、サークル１８とブレード１６とに接続されている。ブレードチルトシリンダ２５のストローク動作により、ブレード１６がチルト軸２１回りに回転する。図２に示すように、ブレードシフトシリンダ２６は、サークル１８とブレード１６とに接続されている。ブレードチルトシリンダ２５のストローク動作により、ブレード１６がサークル１８に対して左右にスライドする。

【0028】

複数のアクチュエータ２２－２７は、回転アクチュエータ２７を含む。回転アクチュエータ２７は、ドローバ１７とサークル１８とに接続されている。回転アクチュエータ２７は、ドローバ１７に対してサークル１８を回転させる。それにより、ブレード１６が、上下方向に延びる回転軸回りに回転する。

【0029】

図４は、作業機械１の駆動系６及び制御系７を示す模式図である。図４に示すように、作業機械１は、駆動源３１と、油圧ポンプ３２と、動力伝達装置３３と、制御弁３４とを備えている。駆動源３１は、例えば内燃機関である。或いは、駆動源３１は、電動モータ、或いは内燃機関と電動モータとのハイブリッドであってもよい。油圧ポンプ３２は、駆動源３１によって駆動されることで、作動油を吐出する。

【0030】

制御弁３４は、油圧回路を介して油圧ポンプ３２と複数の油圧シリンダ２２－２６とに接続されている。制御弁３４は、複数の油圧シリンダ２２－２６にそれぞれ接続される複数の弁を含む。制御弁３４は、油圧ポンプ３２から複数の油圧シリンダ２２－２６に供給される作動油の流量を制御する。

【0031】

本実施形態では、回転アクチュエータ２７は、油圧モータである。制御弁３４は、油圧回路を介して油圧ポンプ３２と回転アクチュエータ２７とに接続されている。制御弁３４は、油圧ポンプ３２から回転アクチュエータ２７に供給される作動油の流量を制御する。なお、回転アクチュエータ２７は、電動モータであってもよい。

【0032】

動力伝達装置３３は、駆動源３１からの駆動力を後輪４に伝達する。動力伝達装置３３は、トルクコンバータ、及び／又は、複数の変速ギアを含んでもよい。或いは、動力伝達装置３３は、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）、或いは、ＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）などのトランスミッションであってもよい。

【0033】

図４に示すように、作業機械１は、操作装置３５とコントローラ３６とを備えている。操作装置３５は、作業機５の姿勢を変更するためにオペレータによって操作可能である。作業機５の姿勢は、複数のパラメータによって定義される。複数のパラメータは、車体２に対するブレード１６の位置と向きとを示す。図５は、作業機５の姿勢を示す作業機械１の模式的な背面図である。図５に示すように、複数のパラメータは、ブレード１６の左端部１６１の高さと、右端部１６２の高さとを含む。

【0034】

複数のパラメータは、ドローバ１７のヨー角θ１と、ピッチ角θ２と、ロール角θ３とを含む。図６は、作業機５の姿勢を示す作業機械１の模式的な平面図である。図６に示すように、ドローバ１７のヨー角θ１は、車体２の前後方向に対するドローバ１７の左右方向の傾斜角度である。なお、ドローバ１７のヨー角θ１は、フロントフレーム１１の前後方向に対するドローバ１７の左右方向の傾斜角度であってもよい。ブレード１６の左右方向における位置は、ドローバ１７のヨー角θ１に応じて変化する。

【0035】

図７は、作業機５の姿勢を示す作業機械１の模式的な側面図である。図７に示すように、ドローバ１７のピッチ角θ２は、車体２の前後方向に対するドローバ１７の上下方向の傾斜角度である。図５に示すように、ドローバ１７のロール角θ３は、車体２の前後方向に延びるロール軸Ａ１回りのドローバ１７の傾斜角度である。

【0036】

複数のパラメータは、サークル１８の回転角θ４と、ブレード１６のチルト角θ５と、ブレード１６のシフト量Ｗ１とを含む。図８は、作業機５の姿勢を示す作業機械１の模式的な平面図である。図８に示すように、サークル１８の回転角θ４は、車体２の前後方向に対するサークル１８の回転角θ４である。図７に示すように、ブレード１６のチルト角θ５は、左右方向に延びるチルト軸２１回りのブレード１６の傾斜角である。図９は、作業機５の姿勢を示す作業機械１の模式的な平面図である。図９に示すように、ブレード１６のシフト量Ｗ１は、サークル１８に対するブレード１６の左右方向へのスライド量である。

【0037】

操作装置３５は、上述したパラメータを変更するためにオペレータによって操作可能である。操作装置３５は、複数の操作部材４１－４６を含む。複数の操作部材４１－４６は、上述した複数のパラメータのうち、ブレード１６の左端部１６１の高さと、右端部１６２の高さと、ドローバ１７のヨー角θ１と、サークル１８の回転角θ４と、ブレード１６のチルト角θ５と、ブレード１６のシフト量Ｗ１とのそれぞれに対応して設けられている。

【0038】

複数の操作部材４１－４６は、左リフトレバー４１と、右リフトレバー４２と、ドローバシフトレバー４３と、回転レバー４４と、ブレードチルトレバー４５と、ブレードシフトレバー４６とを含む。左リフトレバー４１は、ブレード１６の左端部１６１の高さを変更するために操作される。右リフトレバー４２は、ブレード１６の右端部１６２の高さを変更するために操作される。

【0039】

ドローバシフトレバー４３は、ドローバ１７のヨー角θ１を変更するために操作される。回転レバー４４は、サークル１８の回転角θ４を変更するために操作される。ブレードチルトレバー４５は、ブレード１６のチルト角θ５を変更するために操作される。ブレードシフトレバー４６は、ブレード１６のシフト量Ｗ１を変更するために操作される。複数の操作部材４１－４６のそれぞれは、オペレータによる各操作部材４１－４６への操作を示す信号を出力する。

【0040】

また、操作装置３５は、リフタロックスイッチ４７を含む。作業機械１は、リフタロックアクチュエータ２８を含む。リフタロックスイッチ４７は、リフタブラケット２９をロック状態と解除状態とに切り替えるために操作される。リフタロックアクチュエータ２８は、ロックピン５１，５２をロック孔３０１内とロック孔３０１外とに移動させる。リフタロックアクチュエータ２８は、例えば油圧アクチュエータであり、油圧によりロックピン５１，５２をロック孔３０１内とロック孔３０１外とに移動させる。或いは、リフタロックアクチュエータ２８は、電動アクチュエータであってもよい。リフタロックアクチュエータ２８は、リフタロックスイッチ４７の操作に応じて、ロックピン５１，５２をロック孔３０１内とロック孔３０１外とに移動させる。

【0041】

コントローラ３６は、駆動源３１及び動力伝達装置３３を制御することで、作業機械１を走行させる。また、コントローラ３６は、油圧ポンプ３２と制御弁３４とを制御することで、作業機５を動作させる。コントローラ３６は、プロセッサ３７と記憶装置３８とを含む。プロセッサ３７は、例えばＣＰＵであり、作業機械１を制御するためのプログラムを実行する。記憶装置３８は、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリと、ＳＳＤ或いはＨＤＤなどの補助記憶装置を含む。記憶装置３８は、作業機械１を制御するためのプログラムとデータとを記憶している。

【0042】

図４に示すように、作業機械１は、作業機５の姿勢を検出するための複数のセンサＳ１－Ｓ６を含む。複数のセンサＳ１－Ｓ６は、例えば磁気センサである。ただし、複数のセンサＳ１－Ｓ６は、光学センサなどの他の方式のセンサであってもよい。複数のセンサＳ１－Ｓ５は、上述した複数の油圧シリンダ２２－２６のストローク長を検出する。複数のセンサＳ１－Ｓ５は、左リフトセンサＳ１と、右リフトセンサＳ２と、ドローバシフトセンサＳ３と、ブレードチルトセンサＳ４と、ブレードシフトセンサＳ５とを含む。

【0043】

左リフトセンサＳ１は、左リフトシリンダ２２のストローク長を検出する。右リフトセンサＳ２は、右リフトシリンダ２３のストローク長を検出する。ドローバシフトセンサＳ３は、ドローバシフトシリンダ２４のストローク長を検出する。ブレードチルトセンサＳ４は、ブレードチルトシリンダ２５のストローク長を検出する。ブレードシフトセンサＳ５は、ブレードシフトシリンダ２６のストローク長を検出する。

【0044】

複数のセンサＳ１－Ｓ６は、回転センサＳ６を含む。回転センサＳ６は、サークル１８の回転角θ４を検出する。複数のセンサＳ１－Ｓ６は、検出したストローク長及び回転角θ４を示す信号を出力する。

【0045】

コントローラ３６は、複数のセンサＳ１－Ｓ６からの信号に基づいて、作業機５の姿勢を取得する。すなわち、コントローラ３６は、複数のセンサＳ１－Ｓ６からの信号に基づいて、上述した複数のパラメータの現在の値を算出する。上述したように、コントローラ３６は、複数の操作部材４１－４６の操作に応じて、複数のアクチュエータ２２－２７を制御することで、作業機５の姿勢を変更する統合制御を実行する。

【0046】

以下、統合制御について詳細に説明する。なお、以下の説明において、作業機５の姿勢は、フロントフレーム１１に対する作業機５の姿勢を意味する。或いは、作業機５の姿勢は、アーティキュレート角が０であるときの車体２に対する作業機５の姿勢を意味する。以下、コントローラ３６によって実行される作業機５の姿勢を変更するための制御について説明する。

【0047】

図１０は、オペレータによって操作される操作部材と、駆動されるアクチュエータとの対応を示す表である。作業機械１では、上述した作業機５の構造により、１つのアクチュエータの動作に応じて、作業機５の姿勢を示す複数のパラメータが変化する。例えば、図１１及び図１２は、作業機５の姿勢を示す数学モデルＭ１の背面図である。数学モデルＭ１は、アクチュエータの動作に連動する作業機５の各部分の幾何学的な位置関係を示す。コントローラ３６は、数学モデルＭ１により、油圧シリンダ２２－２６のストローク長と、回転アクチュエータ２７の回転角θ４とに対応したドローバ１７、サークル１８、及びブレード１６の位置と角度とを算出する。

【0048】

図１１は、初期状態の作業機５を示している。図１２は、左リフトシリンダ２２が初期状態から収縮したときの作業機５を示している。図１２では、左リフトシリンダ２２以外のアクチュエータは初期状態に維持されている。図１２に示すように、左リフトシリンダ２２が収縮することで、ブレード１６の左端部１６１が初期状態の位置１６１’から上昇する。しかし、ブレード１６の右端部１６２は初期状態の位置１６２’から下降する。また、ブレード１６は、初期状態の位置から左方へ移動する。すなわち、左リフトシリンダ２２のストローク動作に応じて、ブレード１６の左端部１６１の高さが変化すると共に、ブレード１６の右端部１６２の高さと、ドローバ１７のヨー角θ１が変化する。

【0049】

従って、左リフトレバー４１の操作に応じて左リフトシリンダ２２のみを動作させる場合、ブレード１６の左端部１６１の高さが変化するだけではなく、ブレード１６の右端部１６２の高さと、ドローバ１７の左右方向の位置も変化してしまう。そこで、コントローラ３６は、左リフトレバー４１が操作されているときには、図１３に示すように、左リフトレバー４１の操作に応じてブレード１６の左端部１６１の高さを変化させると共に、ブレード１６の右端部１６２の高さと、ドローバ１７のヨー角θ１とを一定に保持するように、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４とを制御する。

【0050】

例えば、ブレード１６の左端部１６１を上昇させるように左リフトレバー４１が操作されているときには、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２を収縮させる。それにより、ブレード１６の左端部１６１が上昇する。また、コントローラ３６は、右リフトシリンダ２３を収縮させる。それにより、ブレード１６の右端部１６２の下降が抑えられる。また、コントローラ３６は、ドローバシフトシリンダ２４を収縮させる。それにより、ブレード１６のヨー角θ１の変化が抑えられる。それにより、ブレード１６の左端部１６１は、鉛直方向に上昇する。鉛直方向は、重力方向に平行な方向である。

【0051】

詳細には、図１４は、コントローラ３６によって実行される作業機５の統合制御の処理を示すフローチャートである。図１４に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ３６は、作業機５の現在の姿勢を取得する。コントローラ３６は、複数のセンサＳ１－Ｓ６からの信号に基づいて、各油圧シリンダ２２－２６の現在のストローク長と、サークル１８の現在の回転角θ４とを取得する。コントローラ３６は、各油圧シリンダ２２－２６の現在のストローク長と、サークル１８の現在の回転角θ４とに基づいて、作業機５の姿勢を示す上述した複数のパラメータを算出する。

【0052】

ステップＳ１０２では、コントローラ３６は、操作装置３５の操作を取得する。コントローラ３６は、上述した複数の操作部材４１－４６のいずれかから、その操作部材の操作を示す信号を受信する。

【0053】

ステップＳ１０３では、コントローラ３６は、目標姿勢を決定する。コントローラ３６は、操作部材の操作に応じて目標姿勢を決定する。例えば、左リフトレバー４１が操作されているときには、ブレード１６の右端部１６２の高さと、ドローバ１７の左右方向の位置とが一定に保持されながら、ブレード１６の左端部１６１の高さが、左リフトレバー４１の操作に応じた高さとなるような、ドローバ１７のピッチ角θ２とロール角θ３とを、目標姿勢として決定する。なお、ドローバ１７のヨー角θ１は、初期状態の値に維持される。

【0054】

ステップＳ１０４では、コントローラ３６は、目標ストローク長を決定する。コントローラ３６は、作業機５が目標姿勢をとるための各油圧シリンダ２２－２６の目標ストローク長を算出する。上記の例では、コントローラ３６は、上述した目標姿勢を示すドローバ１７のピッチ角θ２とロール角θ３とを実現する左リフトシリンダ２２の第１目標ストローク長と、右リフトシリンダ２３の第２目標ストローク長と、ドローバシフトシリンダ２４の第３目標ストローク長とを算出する。

【0055】

ステップＳ１０５では、コントローラ３６は、ストローク差を算出する。ストローク差は、目標ストローク長と現在のストローク長との差である。上記の例では、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２の現在のストローク長と第１目標ストローク長との差を、第１ストローク差として決定する。コントローラ３６は、右リフトシリンダ２３の現在のストローク長と第２目標ストローク長との差を、第２ストローク差として決定する。コントローラ３６は、ドローバシフトシリンダ２４の現在のストローク長と第３目標ストローク長との差を、第３ストローク差として決定する。

【0056】

ステップＳ１０６では、コントローラ３６は、作業機５が目標姿勢をとるための各油圧シリンダ２２－２６の目標ストローク速度を決定する。コントローラ３６は、各油圧シリンダ２２－２６のストローク差に基づいて、目標ストローク速度を決定する。上記の例では、コントローラ３６は、第１ストローク差に基づいて、左リフトシリンダ２２の第１目標ストローク速度を決定する。コントローラ３６は、第２ストローク差に基づいて、右リフトシリンダ２３の第２目標ストローク速度を決定する。コントローラ３６は、第３ストローク差に基づいて、ドローバシフトシリンダ２４の第３目標ストローク速度を決定する。

【0057】

ステップＳ１０７では、コントローラ３６は、目標ストローク速度に基づいて、各アクチュエータを制御する。上記の例では、コントローラ３６は、第１目標ストローク速度で左リフトシリンダ２２がストローク動作するように、制御弁３４を制御する。コントローラ３６は、第２目標ストローク速度で右リフトシリンダ２３がストローク動作するように、制御弁３４を制御する。コントローラ３６は、第３目標ストローク速度でドローバシフトシリンダ２４がストローク動作するように、制御弁３４を制御する。それにより、図１３に示すように、ブレード１６の右端部１６２の高さと、ドローバ１７の左右方向の位置とが一定に保持されながら、左リフトレバー４１の操作に応じてブレード１６の左端部１６１の高さが鉛直方向に変化する。

【0058】

以上のように、左リフトレバー４１が操作されているときには、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とのストローク動作の組み合わせにより、左リフトレバー４１の操作に応じた作業機５の目標姿勢を実現させる。他の操作部材が操作されているときも同様に、コントローラ３６は、複数のアクチュエータ２２－２７の動作の組み合わせにより、当該操作部材の操作に応じた作業機５の目標姿勢を実現させる。

【0059】

例えば、図１０に示すように、右リフトレバー４２が操作されているときには、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４とを動作させる。左リフトシリンダ２２と同様に、右リフトシリンダ２３がストローク動作するときには、右リフトシリンダ２３のストローク動作に応じて、ブレード１６の右端部１６２の高さが変化すると共に、ブレード１６の左端部１６１の高さとドローバ１７の左右方向の位置も変化する。

【0060】

そのため、コントローラ３６は、右リフトレバー４２が操作されているときには、ブレード１６の左端部１６１の高さと、ドローバ１７のヨー角θ１とが一定に保持されながら、ブレード１６の右端部１６２の高さが、鉛直方向に移動して、右リフトレバー４２の操作に応じた高さとなるような、ドローバ１７のピッチ角θ２とロール角θ３とを、目標姿勢として決定する。そして、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とのストローク動作の組み合わせにより、右リフトレバー４２の操作に応じた作業機５の目標姿勢を実現させる。

【0061】

ドローバシフトレバー４３が操作されているときには、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４とを動作させる。図１５Ａは、従来のモータグレーダにおける、ドローバシフトシリンダ２４が初期状態からストローク動作するときの作業機５を示している。従来のモータグレーダにおいては、ドローバシフトシリンダ２４がストローク動作するときには、図１５Ａに示すように、ドローバシフトシリンダ２４のストローク動作に応じて、ブレード１６の左端部１６１の高さと右端部１６２の高さも変化する。また、ドローバシフトシリンダ２４のストローク動作に応じて、ドローバ１７のヨー角θ１が変化する。

【0062】

そのため、本実施形態に係る作業機械１では、コントローラ３６は、ドローバシフトレバー４３が操作されているときには、図１５Ｂに示すように、ブレード１６の左端部１６１の高さと右端部１６２の高さとが一定に保持されながら、ドローバ１７のヨー角θ１が、ドローバシフトレバー４３の操作に応じた角度になるような、ドローバ１７のピッチ角θ２とロール角θ３とを、目標姿勢として決定する。そして、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とのストローク動作の組み合わせにより、ドローバシフトレバー４３の操作に応じた作業機５の目標姿勢を実現させる。

【0063】

回転レバー４４が操作されているときには、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４と、回転アクチュエータ２７とを動作させる。図１６Ａは、初期状態の作業機５を示す側面図である。図１６Ｂは、従来のモータグレーダにおける、サークル１８が初期状態から回転したときの作業機５を示している。従来のモータグレーダにおいては、回転アクチュエータ２７によってサークル１８が回転するときには、図１６Ｂに示すように、サークル１８の回転に応じて、ブレード１６の左端部１６１の高さと右端部１６２の高さも変化する。また、サークル１８の回転に応じて、サークル１８の回転角θ４が変化する。

【0064】

そのため、本実施形態に係る作業機械１では、コントローラ３６は、回転レバー４４が操作されているときには、図１６Ｃに示すように、ブレード１６の左端部１６１の高さと右端部１６２の高さとが一定に保持されながら、サークル１８の回転角θ４が、回転レバー４４の操作に応じた回転角θ４になるような、ドローバ１７のヨー角θ１とピッチ角θ２とロール角θ３とを、目標姿勢として決定する。そして、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４のストローク動作と、回転アクチュエータ２７の回転動作との組み合わせにより、回転レバー４４の操作に応じた作業機５の目標姿勢を実現させる。

【0065】

ブレードチルトレバー４５が操作されているときには、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４と、ブレードチルトシリンダ２５を動作させる。図１７Ａは、初期状態の作業機５を示す側面図である。図１７Ｂは、従来のモータグレーダにおける、ブレードチルトシリンダ２５が初期状態からストローク動作したときの作業機５を示している。従来のモータグレーダにおいては、図１７Ｂに示すように、ブレードチルトシリンダ２５がストローク動作するときには、ブレードチルトシリンダ２５のストローク動作に応じて、ブレード１６の高さも変化する。また、ブレードチルトシリンダ２５のストローク動作に応じて、ブレード１６のチルト角θ５が変化する。

【0066】

そのため、本実施形態に係る作業機械１では、コントローラ３６は、ブレードチルトレバー４５が操作されているときには、図１７Ｃに示すように、ブレード１６の高さが一定に保持されながら、ブレード１６のチルト角θ５が、ブレードチルトレバー４５の操作に応じた角度になるような、ドローバ１７のヨー角θ１とピッチ角θ２とロール角θ３とを、目標姿勢として決定する。そして、コントローラ３６は、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とブレードチルトシリンダ２５とのストローク動作の組み合わせにより、ブレードチルトレバー４５の操作に応じた作業機５の目標姿勢を実現させる。

【0067】

なお、ブレードシフトレバー４６が操作されているときには、コントローラ３６は、ブレード１６のシフト量がブレードシフトレバー４６の操作に応じた量になるように、ブレードシフトシリンダ２６を制御する。

【0068】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１では、操作装置３５の操作に応じて、作業機５の目標姿勢が決定される。複数の油圧シリンダ２２－２６のストローク動作の組み合わせにより作業機５が目標姿勢をとるための複数の油圧シリンダ２２－２６のそれぞれの目標ストローク長と回転アクチュエータ２７の回転角θ４が決定される。そして、決定された目標ストローク長と回転角θ４に基づいて、複数の油圧シリンダ２２－２６と回転アクチュエータ２７とのそれぞれが制御される。それにより、操作装置３５の簡易な操作によって、複数の油圧シリンダ２２－２６のストローク動作と回転アクチュエータ２７の回転動作とが組み合わされることで、作業機５が目標姿勢をとる。そのため、作業機械１において、作業機５の操作が容易になる。

【0069】

例えば、オペレータは、左リフトレバー４１のみを操作することで、ブレード１６の右端部１６２の高さと、ドローバ１７の左右方向の位置とを一定に保持しながら、ブレード１６の左端部１６１の高さを変更することができる。オペレータは、右リフトレバー４２のみを操作することで、ブレード１６の左端部１６１の高さと、ドローバ１７の左右方向の位置とを一定に保持しながら、ブレード１６の右端部１６２の高さを変更することができる。

【0070】

オペレータは、ドローバシフトレバー４３のみを操作することで、ブレード１６の左端部１６１の高さと右端部１６２の高さとを一定に保持しながら、ドローバ１７のヨー角θ１を変更することができる。オペレータは、回転レバー４４のみを操作することで、ブレード１６の左端部１６１の高さと右端部１６２の高さとを一定に保持しながら、サークル１８の回転角θ４を変更することができる。オペレータは、ブレードチルトレバー４５のみを操作することで、ブレード１６の左端部１６１の高さと右端部１６２の高さとを一定に保持しながら、ブレード１６のチルト角θ５を変更することができる。

【0071】

以上、ブレード１６が通常姿勢である場合の統合制御について説明した。次に、ブレード１６がバンクカット姿勢である場合の統合制御について説明する。図１８は、ブレード１６が通常姿勢である場合の作業機５の正面図である。図１９は、ブレード１６がバンクカット姿勢である場合の作業機５の正面図である。図１８及び図１９においては、車体２の位置が二点鎖線で示されている。図１８及び図１９に示すように、バンクカット姿勢において、ブレード１６は、通常姿勢よりも大きなロール角θ６を有する。

【0072】

例えば、地形に斜面を形成する作業では、オペレータは、作業機５にバンクカット姿勢をとらせる。図１９に示すように、バンクカット姿勢では、ブレード１６が、垂直方向に近いぐらい、水平方向に対して大きく傾斜して保持される。この状態で、ブレード１６によって地形を掘削することで、斜面が形成される。

【0073】

例えば、オペレータは、以下のようにしてブレード１６を通常姿勢からバンクカット姿勢に変更する。まず、オペレータは、リフタロックスイッチ４７を操作して、ロックピン５１，５２をロック孔３０１外に移動させることで、リフタブラケット２９を解除状態とする。オペレータは、左右のリフトレバー４１，４２を操作することで、リフタブラケット２９と共にブレード１６をフロントフレーム１１回りに回転させる。オペレータは、ブレード１６をバンクカット姿勢となる位置で停止させ、リフタロックスイッチ４７を操作して、ロックピン５１，５２をロック孔３０１内に移動させることで、リフタブラケット２９をロック状態とする。それにより、ブレード１６がバンクカット姿勢に保持される。

【0074】

作業機５がバンクカット姿勢のような極端な姿勢をとっている場合に、上述した通常姿勢での統合制御が実行されると、操作装置３５の操作と、ブレード１６の動作との間の乖離により、オペレータの操作感が損なわれる可能性がある。例えば、地形に斜面を形成する作業では、オペレータは、斜面に垂直な方向にブレード１６を移動させることで、ブレード１６を斜面に押し付けることがある。この場合、上述した通常姿勢での統合制御では、オペレータが、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とを同時に操作すると、ブレード１６は、斜面に垂直な方向ではなく、鉛直方向に動作してしまう。そのため、オペレータは、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２のみならず、他のレバーも同時に操作する必要があり、むしろ操作感が損なわれてしまう。そこで、以下に説明するように、コントローラ３６は、ブレード１６がバンクカット姿勢である場合には、上述した通常姿勢である場合とは異なる制御モードで、統合制御を実行する。

【0075】

図２０は、コントローラ３６によって実行される統合制御の処理を示すフローチャートである。図２０に示すように、ステップ２０１では、コントローラ３６は、ブレード１６の現在の姿勢を取得する。コントローラ３６は、ブレード１６のロール角θ６により、ブレード１６の現在の姿勢を取得する。ブレード１６のロール角θ６は、例えば、地面１００に対するブレード１６の傾斜角である。或いは、ブレード１６のロール角θ６は、車体２に対するブレード１６の傾斜角であってもよい。コントローラ３６は、例えば、上述したドローバ１７のロール角θ３に基づいて、ブレード１６のロール角θ６を取得する。

【0076】

ステップＳ２０２では、コントローラ３６は、ブレード１６の現在の姿勢が、バンクカット姿勢であるかを判定する。コントローラ３６は、ブレード１６のロール角θ６に基づいて、ブレード１６の姿勢が、バンクカット姿勢であるかを判定する。コントローラ３６は、例えば、ブレード１６のロール角θ６が所定の閾値より大きい場合に、ブレード１６の現在の姿勢が、バンクカット姿勢であると判定する。コントローラ３６は、ブレード１６のロール角θ６が所定の閾値以下である場合には、ブレード１６の現在の姿勢が、バンクカット姿勢ではなく、通常姿勢であると判定する。コントローラ３６が、ブレード１６の現在の姿勢は通常姿勢であると、判定した場合には、処理は、ステップＳ２０３に進む。

【0077】

ステップＳ２０３では、コントローラ３６は、ブレード１６の統合制御として、第１モードを選択する。すなわち、ブレード１６の現在の姿勢が、通常姿勢である場合には、コントローラ３６は、ブレード１６の制御モードとして第１モードを選択する。そして、ステップＳ２０４において、第１モードにて統合制御を実行する。第１モードでは、コントローラ３６は、上述した統合制御の処理と同様の処理を実行する。

【0078】

図１８に示すように、第１モードの統合制御では、コントローラ３６は、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２の操作に応じて、ブレード１６を、鉛直方向Ｈ１，Ｈ２に移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。例えば、オペレータが、左リフトレバー４１のみを操作した場合、コントローラ３６は、ブレード１６の左端部１６１が鉛直方向Ｈ１に移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。オペレータが、右リフトレバー４２のみを操作した場合、コントローラ３６は、ブレード１６の右端部１６２が鉛直方向Ｈ２に移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。

【0079】

オペレータが、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とを共に同じ量だけ操作した場合には、コントローラ３６は、ブレード１６全体が鉛直方向Ｈ１，Ｈ２に並行移動するように、複数のアクチュエータを制御する。例えば、オペレータが、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とを同様に上げ操作した場合には、コントローラ３６は、ブレード１６全体が鉛直方向Ｈ１，Ｈ２において上向きに並行移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。オペレータが、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とを同様に下げ操作した場合には、コントローラ３６は、ブレード１６全体が鉛直方向Ｈ１，Ｈ２において下向きに並行移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。

【0080】

ステップＳ２０２において、ブレード１６の現在の姿勢が、バンクカット姿勢である場合には、処理はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、コントローラ３６は、ブレード１６の統合制御として第２モードを選択する。そして、ステップＳ２０４において、第２モードにて統合制御を実行する。

【0081】

図１９に示すように、第２モードの統合制御では、コントローラ３６は、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２の操作に応じて、ブレード１６を、ブレード法線方向Ｈ３，Ｈ４に移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。ブレード法線方向Ｈ３，Ｈ４は、ブレード１６の長手方向に垂直な方向である。例えば、オペレータが、左リフトレバー４１のみを操作した場合、コントローラ３６は、ブレード１６の左端部１６１がブレード法線方向Ｈ３に移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。オペレータが、右リフトレバー４２のみを操作した場合、コントローラ３６は、ブレード１６の右端部１６２がブレード法線方向Ｈ４に移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。

【0082】

オペレータが、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とを同様に操作した場合には、コントローラ３６は、ブレード１６全体がブレード法線方向Ｈ３，Ｈ４に並行移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。例えば、オペレータが、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とを同様に上げ操作した場合には、コントローラ３６は、ブレード１６全体がブレード法線方向Ｈ３，Ｈ４において上向きに並行移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。オペレータが、左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とを同様に下げ操作した場合には、コントローラ３６は、ブレード１６全体がブレード法線方向Ｈ３，Ｈ４において下向きに並行移動するように、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とを制御する。

【0083】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１では、ブレード１６の姿勢に応じて、第１モード又は第２モードが選択される。第１モードでは、左右のリフトレバー４１，４２の操作に応じて、ブレード１６を鉛直方向Ｈ１，Ｈ２に移動するように、複数のアクチュエータが制御される。第２モードでは、左右のリフトレバー４１，４２の操作に応じて、ブレード１６をブレード法線方向Ｈ３，Ｈ４に移動するように、複数のアクチュエータが制御される。それにより、作業機５の姿勢を変更するための操作が容易になる。また、バンクカット姿勢のように、ブレード１６が極端な姿勢をとる場合でもあって、操作感の低下が抑えられる。

【0084】

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。

【0085】

作業機械１は、モータグレーダに限らず、ブルドーザなどの他の作業機械であってもよい。作業機５の姿勢を示すパラメータは、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。複数の操作部材４１－４６は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、操作部材は、レバーに限らず、ジョイスティック、スイッチ、或いはタッチパネルなどの他の部材であってもよい。

【0086】

作業機５の姿勢を検出するためのセンサは、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、センサは、慣性計測装置（ＩＭＵ）であってもよい。ＩＭＵは、ドローバ１７と、フロントフレーム１１または車体２のそれぞれに装着されてもよい。ＩＭＵによって、ドローバ１７とフロントフレーム１１との姿勢が検出されてもよい。

【0087】

統合制御におけるモードは、２つに限らず、２つより多くてもよい。すなわち、上述した第１モードと第２モード以外のモードが選択可能であってもよい。ブレード１６の姿勢は、上述した通常姿勢とバンクカット姿勢とに限らず、他の姿勢をさらに含んでもよい。

【0088】

左リフトレバー４１と右リフトレバー４２とが操作されたときに動作させるアクチュエータの組み合わせは、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とドローバシフトシリンダ２４とに限らない。例えば、ブレードシフトシリンダ２６が組み合わされてもよい。

【0089】

ブレード１６の姿勢は、ブレード１６のロール角θ６に限らず、他のパラメータによって判定されてもよい。例えば、図２１は、変形例に係る作業機械１の駆動系６及び制御系７を示す模式図である。図２１に示すように、作業機械１は、リフタブラケットセンサＳ７を含んでもよい。リフタブラケットセンサＳ７は、図２２に示すように、フロントフレーム１１に対するリフタブラケット２９の回転角度θ７を検出する。リフタブラケット２９の回転角度θ７は、フロントフレーム１１に対する所定の標準位置からのリフタブラケット２９の回転角度である。

【0090】

リフタブラケットセンサＳ７は、例えば近接センサであってもよい。リフタブラケットセンサＳ７は、リフタブラケット２９とフロントフレーム１１との間に配置されてもよい。或いは、リフタブラケット２９のロックピン５１，５２と、リフタガイド３０のロック孔３０１との間に配置されてもよい。例えば、ロックピン５１，５２がどのロック孔３０１に嵌っているかによって、ブレード１６がバンクカット姿勢か否かが判定されてもよい。

【0091】

コントローラ３６は、リフタブラケット２９の回転角度θ７に基づいて、ブレード１６の姿勢が、通常姿勢であるか、又はバンクカット姿勢であるかを判定してもよい。例えば、コントローラ３６は、リフタブラケット２９の回転角度θ７が所定の閾値より大きい場合に、ブレード１６の姿勢が、バンクカット姿勢であると判定してもよい。コントローラ３６は、リフタブラケット２９の回転角度θ７が所定の閾値以下である場合に、ブレード１６の姿勢が、通常姿勢であると判定してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明によれば、作業機の姿勢を変更するための操作が容易になると共に、作業機の姿勢による操作感の低下が抑えられる。

【符号の説明】

【0093】

２：車体、 ５：作業機、 １１：フロントフレーム、 １６：ブレード、 ２２－２７：アクチュエータ、 ２９：リフタブラケット、 ３５：操作装置、 ３６：コントローラ、 ４１：左リフトレバー、 ４２：右リフトレバー、 Ｓ１－Ｓ７：センサ、 Ｈ１，Ｈ２：鉛直方向、 Ｈ３，Ｈ４：ブレード法線方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】