特開 2024-137253 作業車両

(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】P2024137253

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20240927BHJP

   E02F 3/43 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 E

E02F3/43 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048700

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小鷹 稔生

(72)【発明者】

【氏名】堤 芳明

(72)【発明者】

【氏名】田中 哲二

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB03

2D003AB04

2D003BA03

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB03

2D003DB05

(57)【要約】

【課題】掘削位置や積込位置が変わった場合にも、運搬車両から離脱する後進操作時に、移動距離を再設定する必要が無く、荷役装置の動作を自動制御することができる作業車両を提供する。
【解決手段】本発明のホイールローダ１００は、荷役装置２を制御するコントローラ２００を備えており、コントローラ２００は、運搬車両からの後進操作時に、バケット１０が第１設定高さよりも高い位置にある場合は、距離計測センサ５３で計測した移動距離である第１距離計測値に基づいて、バケット１０をダンプ位置から第１設定高さまで下げるように制御し、バケット１０の高さが第１設定高さまで到達すると、車速センサ５２で計測した車速から算出される移動距離である第２距離計測値に基づいて、バケット１０を第１設定高さから掘削姿勢である第２設定高さまで下げるように制御する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、前記車体の前部に上下方向へ回動可能に設けられたリフトアームと、前記リフトアームの先端側にダンプもしくはチルト動作可能に設けられたバケットと、前記リフトアーム及び前記バケットを含む荷役装置の動作を制御するコントローラと、を備えた作業車両において、
前記車体の前部に取り付けられた距離計測センサと、
前記車体の車速を検出する車速センサと、を有し、
前記コントローラは、
前記車体を運搬車両から離脱する後進操作時において、
前記バケットの高さが第１設定高さを超えていると判定した場合に、前記距離計測センサで計測した前記運搬車両からの移動距離である第１距離計測値に基づいて前記バケットをダンプ位置から前記第１設定高さまで下げる第１制御を行い、
前記バケットの高さが前記第１設定高さ以下であると判定した場合に、前記車速センサで計測した車速から算出される移動距離である第２距離計測値に基づいて前記バケットを前記第１設定高さから第２設定高さまで下げる第２制御を行う、
ことを特徴とする作業車両。

【請求項2】

請求項１に記載の作業車両において、
前記距離計測センサは、前記車体の前部における前記リフトアームの回動支点の近傍位置よりも低い位置に設置されている、
ことを特徴とする作業車両。

【請求項3】

請求項１に記載の作業車両において、
前記コントローラは、前記バケットが積荷を放出した状態であると判定した場合に限り、前記荷役装置の前記第１制御及び前記第２制御を行う、
ことを特徴とする作業車両。

【請求項4】

請求項１に記載の作業車両において、
前記距離計測センサは、ミリ波レーダ、ライダー、ステレオカメラの何れかである、
ことを特徴とする作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホイールローダ等の作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

作業車両の一例であるホイールローダの一般的な作業として、掘削作業後に掘削した積荷をダンプトラック等の運搬車両に積み込む作業がある。この作業では、運搬車両にバケットの積荷を投入した後、運搬車両から離脱する後進時に、バケットやリフトアーム等で構成される荷役装置を投入姿勢から掘削姿勢に変更する操作が行われる。その際に、オペレータは、ホイールローダの後進操作と荷役装置の姿勢操作という異なる２種類の操作を必要とするため、荷役装置の動作を一部自動化してオペレータの負担を低減するという技術が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、ホイールローダの作業状態を検出する作業状態検出手段と、作業状態検出手段で検出された作業状態に応じて、作業機の目標位置及びホイールローダの移動距離との関係を設定する目標設定手段と、ホイールローダの移動距離を検出する移動距離検出手段と、移動距離検出手段で検出された移動距離に応じて求められた作業機の目標位置にブーム及びバケットを移動させる作業機制御手段と、を備えたホイールローダが記載されている。

【0004】

特許文献１に記載のホイールローダでは、車体から運搬車両（ダンプトラック）までの移動距離を設定すると共に、設定された移動距離と作業機（荷役装置）の目標位置との関係を設定しておき、積荷の投入後に車体を運搬車両から起点位置まで離脱させる後進操作時に、車速センサ（移動距離検出手段）で検出される距離に応じて、作業機のバケット及びブームを自動制御して目標位置に移動させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開２０１５／１２９９３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のホイールローダは、運搬車両とホイールローダ間の移動距離を事前に設定して自動制御するという技術であるため、運搬車両に対するホイールローダの起点位置が変わると、その都度、移動距離の設定を変える必要がある。特に、掘削現場では作業の進捗に応じて掘削位置が変化する。また、運搬車両毎に運搬車両の停止位置が異なると、掘削した積荷を積み込む積込位置が変化する。そのため、特許文献１に記載の技術では、掘削位置や積込位置を設定し直す必要に迫られる。

【0007】

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、掘削位置や積込位置が変わった場合にも、運搬車両から離脱する後進操作時に、移動距離を再設定する必要が無く、荷役装置の動作を自動制御することができる作業車両を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、代表的な本発明は、車体と、前記車体の前部に上下方向へ回動可能に設けられたリフトアームと、前記リフトアームの先端側にダンプもしくはチルト動作可能に設けられたバケットと、前記リフトアーム及び前記バケットを含む荷役装置の動作を制御するコントローラと、を備えた作業車両において、前記車体の前部に取り付けられた距離計測センサと、前記車体の車速を検出する車速センサと、を有し、前記コントローラは、前記車体を運搬車両から離脱する後進操作時において、前記バケットの高さが第１設定高さを超えていると判定した場合に、前記距離計測センサで計測した前記運搬車両からの移動距離である第１距離計測値に基づいて前記バケットをダンプ位置から前記第１設定高さまで下げる第１制御を行い、前記バケットの高さが前記第１設定高さ以下であると判定した場合に、前記車速センサで計測した車速から算出される移動距離である第２距離計測値に基づいて前記バケットを前記第１設定高さから第２設定高さまで下げる第２制御を行う、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る作業車両よれば、掘削位置や積込位置が変わった場合にも、運搬車両から離脱する後進操作時に、移動距離を再設定する必要が無く、荷役装置の動作を自動制御することができる。なお、前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図である。

【図2】ホイールローダのＶシェイプ作業を示す説明図である。

【図3】ホイールローダのダンプ積込み後の動作を示す説明図である。

【図4】コントローラが有する機能を示すブロック図である。

【図5】距離計測センサの取り付け位置を示す説明図である。

【図6】コントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態を図１～図８を参照しつつ説明する。

【0012】

図１は、本発明の実施形態に係る作業車両の一例であるホイールローダ１００の側面図である。図１に示すように、ホイールローダ１００は、前フレーム１Ａ及び後フレーム１Ｂで構成される車体１と、車体１の前部に設けられた荷役装置（フロント作業機）２と、を備えている。ホイールローダ１００は、車体１が中心付近で中折れすることにより操舵するアーティキュレート式の作業車両である。前フレーム１Ａと後フレーム１Ｂとは、センタージョイント３によって互いに回動自在に連結されており、不図示のステアリングシリンダの伸縮により後フレーム１Ｂに対し前フレーム１Ａが左右に屈折する。

【0013】

前フレーム１Ａには左右一対の前輪タイヤ４Ａが設けられ、後フレーム１Ｂには左右一対の後輪タイヤ４Ｂが設けられている。なお、図１では、左右一対の前輪タイヤ４Ａ及び左右一対の後輪タイヤ４Ｂのうち、左側の前輪タイヤ４Ａ及び左側の後輪タイヤ４Ｂのみを示している。

【0014】

また、後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室５と、エンジンやコントローラ、油圧ポンプ（図５参照）等を内部に収容する機械室６と、車体１が転倒しないように荷役装置とのバランスを保 つためのカウンタウェイト７と、が設けられている。後フレーム１Ｂにおいて、運転室５は前部に、カウンタウェイト７は後部に、機械室６は運転室５とカウンタウェイト７との間に、それぞれ配置されている。

【0015】

荷役装置２は、前フレーム１Ａに取り付けられたリフトアーム８と、リフトアーム８を前フレーム１Ａに対して上下方向に回動させる一対のリフトアームシリンダ９と、リフトアーム８の先端部に取り付けられたバケット１０と、バケット１０をリフトアーム８に対して上下方向に回動させるバケットシリンダ１１と、リフトアーム８に回動可能に連結されてバケット１０とバケットシリンダ１１とのリンク機構を構成するベルクランク１２と、を有している。なお、図１では、一対のリフトアームシリンダ９のうち、左側に配置されたリフトアームシリンダ９のみを破線で示している。

【0016】

リフトアーム８は、各リフトアームシリンダ９のロッド９ａが伸びることにより上方向に回動し、各リフトアームシリンダ９のロッド９ａが縮むことにより下方向に回動する。バケット１０は、バケットシリンダ１１のロッド１１ａが伸びることによりチルト（リフトアーム８に対して上方向に回動）し、バケットシリンダ１１のロッド１１ａが縮むことによりダンプ（リフトアーム８に対して下方向に回動）する。

【0017】

ホイールローダ１００は、例えば露天掘り鉱山等において、土砂や鉱山物等を掘削してダンプトラック等の運搬車両に積み込む荷役作業を行うための作業車両である。そして、ホイールローダ１００が掘削作業と積み込み作業を行う際の方法として、Ｖシェイプローディングと呼ばれる作業方法が広く知られている。

【0018】

図２は、ホイールローダ１００のＶシェイプ作業を示す説明図である。図２に示すように、ホイールローダ１００は、まず起点位置から掘削対象となる鉱山３００に向かって前進し（矢印Ｘ１）、バケット１０を鉱山３００に突入させた状態でチルトさせることによって削作業を行う。掘削作業が終わると、ホイールローダ１００は、掘削した土砂や鉱山物等の積荷をバケット１０に積んだ状態で元の起点位置に一旦後退する（矢印Ｘ２）。

【0019】

続いて、ホイールローダ１００は、バケット１０内の積荷の積込先であるダンプトラック（運搬車両）３０１に向かって前進し（矢印Ｙ１）、ダンプトラック３０１の手前で停止する。図２中には、ダンプトラック３０１の手前で停止している状態のホイールローダ１００を破線で示している。ホイールローダ１００は、ダンプトラック３０１への積み込作業が終了すると、バケット１０内の積荷を空にした状態で元の起点位置に後退する（矢印Ｙ２）。

【0020】

図３は、ホイールローダ１００のダンプ積込み後の動作を示す説明図である。図３に示すように、ダンプ積込み後の動作では、ホイールローダ１００の後進操作と同時に、荷役装置２をバケット１０のダンプ姿勢（Ｚ１）から次の掘削姿勢（Ｚ３）に変える下降操作が行われる。この下降操作では、始めにダンプ姿勢のバケット１０を水平姿勢に起こし（Ｚ１）、次にバケット１０とリフトアーム８が地面と平行となるような姿勢にしてから（Ｚ２）、さらにリフトアーム８を下方向へ回動してバケット１０が地面近くの掘削姿勢となるように操作する（Ｚ３）。本実施形態に係るホイールローダ１００では、このような荷役装置２の一連の操作を自動化することで、オペレータの負担を軽減するようにしている。

【0021】

本実施形態に係るホイールローダ１００は、運転室５内に搭載されたコントローラ２００を備えており、このコントローラ２００により荷役装置２の操作を自動制御するようにしている。

【0022】

図４は、コントローラ２００が有する機能を示すブロック図である。コントローラ２００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、出力Ｉ／Ｆがバスを介して互いに接続された構成となっている。このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された演算プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された演算プログラムを実行することにより、演算プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ２００の機能を実現する。

【0023】

なお、本実施形態では、コントローラ２００の構成をソフトウェアとハードウェアの組み合わせにより説明しているが、これに限らず、ホイールローダ１００の側で実行される演算プログラムの機能を実現する集積回路を用いて構成しても良い。

【0024】

図４に示すように、コントローラ２００の入力Ｉ／Ｆには、リフトアーム８の角度を検出するリフトアーム角度センサ５０と、ベルクランク１２の角度を検出するベルクランク角度センサ５１と、車速センサ５２と、距離計測センサ５３とが接続されている。

【0025】

車速センサ５２は、前輪タイヤ４Ａ（または後輪タイヤ４Ｂ）が取り付けられているアクスル（車軸）の回転を計測するデバイスであり、車速センサ５２の計測値からホイールローダ１００の走行速度（車速）が検出される。

【0026】

距離計測センサ５３は、ホイールローダ１００の前方に位置する対象物までの距離を検出するデバイスであり、例えば、ミリ波レーダが距離計測センサ５３として用いられている。ミリ波レーダは、ミリ波帯の電波を用いて対象物との距離を測定するレーダであり、砂埃や雨等の環境下でも対象物を捉えられるという特長を有するため、掘削現場での使用に適している。また、ミリ波レーダの代わりに、レーザを用いて対象物との距離を測定するライダー（赤外線ライダ）や、２つのカメラを用いて対象物との距離を測定するステレオカメラを、距離計測センサ５３として使用するようにしても良い。

【0027】

距離計測センサ５３は、ホイールローダ１００の前方に停止する運搬車両との距離を検出するために、車体１の前部に取り付けられている。図５は、距離計測センサ５３の取り付け位置を示す説明図である。図５に示すように、距離計測センサ５３は前フレーム１Ａの前面に設置されており、その前方をリフトアーム８の回動に伴ってバケット１０が上下動するため、バケット１０によって距離計測センサ５３の計測の妨げとなる位置が生じる。そこで、距離計測センサ５３の計測範囲を広げるために、距離計測センサ５３の設置位置は、リフトアーム８の車体１側における回動支点Ｐの近傍位置よりも低い位置で、かつ、前フレーム１Ａの底面よりも高い位置の間に設定される。本実施形態では、距離計測センサ５３を前輪タイヤ４Ａのアクスルより若干上方の前フレーム１Ａの前面に設置することにより、損傷を防止した上で広範囲の計測を確保するようにしている。

【0028】

図４に戻り、ホイールローダ１００は、エンジン５４と、油圧ポンプ５５と、コントロールバルブ５６と、電磁比例弁５７と、を備えている。油圧ポンプ５５は、エンジン５４によって作動されてコントロールバルブ５６に圧油を供給する。コントロールバルブ５６は、油圧ポンプ５５から供給される圧油を荷役装置２のリフトアームシリンダ９とバケットシリンダ１１に供給する。なお、図４において、電磁比例弁５７及びコントロールバルブ５６は一つずつしか図示されていないが、各シリンダ９，１１に対してそれぞれ必要な数の電磁比例弁５７及びコントロールバルブ５６が設けられている。

【0029】

油圧ポンプ５５からコントロールバルブ５６を介してリフトアームシリンダ９のボトム室へ作動油が供給されると、一対のリフトアームシリンダ９のロッド９ａが伸長する。これにより、一対のリフトアーム８が車体１側の回動支点Ｐを中心に上方向に回動する。また、油圧ポンプ５５からコントロールバルブ５６を介してリフトアームシリンダ９のロッド室へ作動油が供給されると、一対のリフトアームシリンダ９のロッド９ａが収縮する。これにより、一対のリフトアーム８が車体１側の回動支点Ｐを中心に下方向に回動する。

【0030】

また、油圧ポンプ５５からコントロールバルブ５６を介してバケットシリンダ１１のボトム室へ作動油が供給されると、バケットシリンダ１１のロッド１１ａが伸長する。これにより、ベルクランク１２が揺動し、リフトアームシリンダ９の先端部に支持された回転軸を中心に、バケット１０が上方向に回動する（チルト動作）。また、油圧ポンプ５５からコントロールバルブ５６を介してバケットシリンダ１１のロッド室へ作動油が供給されると、バケットシリンダ１１のロッド１１ａが収縮する。これにより、ベルクランク１２が揺動し、リフトアームシリンダ９の先端部に支持された回転軸を中心に、バケット１０が下方向に回動する（ダンプ動作）。

【0031】

電磁比例弁５７は、コントローラ２００の出力Ｉ／Ｆに接続されている。電磁比例弁５７は、コントローラ２００から指令信号に基づいて開閉動作する。電磁比例弁５７が開くと、パイロット圧がコントロールバルブ５６に供給され、コントロールバルブ５６のスプールが所定の方向に移動し、リフトアームシリンダ９及びバケットシリンダ１１が伸長または後退動作する。このように、コントローラ２００が電磁比例弁５７の動作を制御することで、荷役装置２の姿勢が自動的に制御される。

【0032】

コントローラ２００は、データ取得部２０１と、演算部２０２と、高さ判定部２０３と、距離計測値選択部２０４と、荷役操作許可判定部２０５と、荷役姿勢判定部２０６と、動作指令部２０７と、を有する。

【0033】

データ取得部２０１は、リフトアーム角度センサ５０から出力されるリフトアーム８の角度信号と、ベルクランク角度センサ５１から出力されるベルクランク１２の角度信号と、車速センサ５２から出力される車速信号と、距離計測センサ５３とから出力される対象物までの距離信号に関するデータをそれぞれ取得する。

【0034】

演算部２０２は、データ取得部２０１で取得されるリフトアーム角度センサ５０とベルクランク角度センサ５１の検出値に基づいて、バケット１０を含む荷役装置２の姿勢を算出する。また、コントローラ２００の記録媒体（図示せず）には、車体１の後進方向における移動距離と荷役装置２の目標位置との関係を特定するデータ（テーブル）が記憶されており、演算部２０２は、このデータを参照して、距離計測センサ５３で計測した第１距離計測値及び車速センサ５２で計測した車速から算出される第２距離計測値に応じた荷役装置２の目標姿勢（目標位置）を算出する。

【0035】

高さ判定部２０３は、演算部２０２で算出されたバケット１０の高さが所定値（第１設定高さ）を超えているか否かを判定し、その判定結果を距離計測値選択部２０４に出力する。第１設定高さは、距離計測センサ５３の計測がバケット１０によって妨げられると予測される高さであり、距離計測センサ５３の照射角度や設置位置等に応じて適宜の値に設定される。

【0036】

距離計測値選択部２０４は、車体１の進行方向が後進の場合に、高さ判定部２０３の判定結果に応じて、車速センサ５２と距離計測センサ５３の何れか一方の計測値を選択する。具体的には、距離計測値選択部２０４は、バケット１０の高さが第１設定高さよりも高い位置にある場合は、距離計測センサ５３を選択し、距離計測センサ５３で計測されるダンプトラック３０１からの移動距離である第１距離計測値を取得する。また、バケット１０の高さが第１設定高さ以下の場合は、距離計測値選択部２０４は、車速センサ５２を選択し、車速センサ５２で計測された車速から算出される移動距離である第２距離計測値を取得する。

【0037】

荷役操作許可判定部２０５は、距離計測センサ５３による第１距離計測値が所定閾値の距離に到達したか否かを判定し、第１距離計測値が所定閾値の距離に到達したときに、動作指令部２０７に対して電磁比例弁５７の出力を開始するよう許可信号を出力する。

【0038】

荷役姿勢判定部２０６は、荷役装置２が目標となる姿勢になったか否かを判定し、バケット角度が水平かつリフトアーム角度が所定の値になったときに、動作指令部２０７に対して電磁比例弁５７への出力を停止するよう停止信号を出力する。

【0039】

動作指令部２０７は、荷役操作許可判定部２０５から許可信号を受けると、電磁比例弁５７に対してコントロールバルブ５６を制御するよう指令信号を出力する。その際に、動作指令部２０７は、第１距離計測値または第２距離計測値に応じて、荷役装置２が演算部２０２で算出された目標位置（目標姿勢）となるように、電磁比例弁５７に指令信号を出力する。これにより、コントロールバルブ５６を介してリフトアームシリンダ９とバケットシリンダ１１に供給される圧油が自動制御され、荷役装置２の姿勢がバケット１０のダンプ姿勢から掘削姿勢へと自動的に変化下する。

【0040】

次に、ダンプ積込み後の後進操作時における荷役装置２の自動制御について、図６を参照しつつ説明する。図６は、コントローラ２００で実行される処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ２００では、運転室５内に設けられた不図示のモードスイッチをオペレータが投入（オン）することにより、以下の処理が実行される。

【0041】

図６に示すように、モードスイッチがオンされると、データ取得部２０１が、リフトアーム角度センサ５０から出力されるリフトアーム８の角度信号と、ベルクランク角度センサ５１から出力されるベルクランク１２の角度信号と、車速センサ５２から出力される車速信号と、距離計測センサ５３とから出力される対象物（例えばダンプトラック３０１）までの距離信号に関するデータをそれぞれ取得する（ステップＳ１）。

【0042】

演算部２０２は、データ取得部２０１で取得されたリフトアーム角度センサ５０とベルクランク角度センサ５１の検出値に基づいて、バケット１０の角度と高さを含む荷役装置２の姿勢を算出する（ステップＳ２）。

【0043】

高さ判定部２０３は、演算部２０２で算出されたバケット１０の高さが第１設定高さを超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。高さ判定部２０３によりバケット１０の高さが第１設定高さを超えていると判定された場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、距離計測値選択部２０４は、距離計測センサ５３を選択し、距離計測センサ５３で計測される移動距離である第１距離計測値を取得する（ステップＳ４）。また、高さ判定部２０３によりバケット１０の高さが第１設定高さ以下であると判定された場合（ステップＳ３でＮＯ）、距離計測値選択部２０４は、車速センサ５２を選択し、車速センサ５２で計測した車速から算出される移動距離である第２距離計測値を取得する（ステップＳ５）。

【0044】

荷役操作許可判定部２０５は、距離計測センサ５３の計測値に基づいて、車両が後進かつ所定閾値の距離に到達しているか否かを判定する（ステップＳ６）。車両が所定閾値の距離に到達していないと判断された場合（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１に戻る。車両が所定閾値の距離に到達していると判断された場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、荷役操作許可判定部２０５は、動作指令部２０７に対して電磁比例弁５７の出力を開始するよう許可信号を出力する（ステップＳ７）。すると、荷役装置２が、演算部２０２で算出された目標姿勢に基づいて、図３のＺ１に示す姿勢からＺ２に示す姿勢を経て、Ｚ３に示す姿勢へと自動的に変化していく。

【0045】

ここで、所定閾値とは、ホイールローダ１００がダンプトラック３０１から後方に若干下がった距離であって、具体的には、荷役装置２の姿勢を変化させたとしてもダンプトラック３０１と衝突しない距離として予め定められた閾値である。

【0046】

次に、荷役姿勢判定部２０６は、リフトアーム角度センサ５０とベルクランク角度センサ５１の検出値に基づいて、荷役装置２が図３のＺ３に示す掘削姿勢になったか否かを判定する（ステップＳ８）。荷役装置２が掘削姿勢になっていないと判断された場合（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ１に戻る。そして、コントローラ２００は、荷役装置２が掘削姿勢になるまで、ステップＳ１からＳ８の処理を繰り返す。その間、バケット高さが第１設定高さより高い場合には、距離計測センサ５３にて計測された第１距離計測値に基づいて荷役装置２の姿勢が制御され（第１制御）、バケット高さが第１設定高さ以下の場合には、車速センサ５２で計測された車速に基づいて算出された第２距離計測値に基づいて荷役装置２の姿勢が制御される（第２制御）。

【0047】

図３を参照して説明を補足すると、Ｚ１に示すようにリフトアーム８が上方向に傾いており、バケット１０がダンプ姿勢の状態から、バケット１０が水平姿勢に変わり（図３の矢印Ａ１）、ホイールローダ１００が所定閾値まで若干後進した時点から、ホイールローダ１００の後進（矢印Ａ２）に伴ってリフトアーム８が略水平となる位置まで自動的に下降し（矢印Ａ３）、バケット１０及びリフトアーム８は、図３のＺ２に示す姿勢となる。Ｚ１からＺ２までの間は、バケット高さが第１設定高さより高いため、コントローラ２００は、ステップＳ４で選択された距離計測センサ５３が計測した第１距離計測値に基づいて、荷役装置２の動作を制御する（第１制御）。この間、距離計測センサ５３は、荷役装置２に邪魔されることなくダンプトラック３０１との距離を計測できる。

【0048】

そして、バケット１０の姿勢が図３のＺ２に示す姿勢、即ちリフトアーム８が略水平となる位置になったときときから、ホイールローダ１００がさらに後進すると、ホイールローダ１００の後進（矢印Ａ４）に伴ってリフトアーム８がさらに下降し（矢印Ａ５）、最終的にＺ３に示す掘削姿勢となる。Ｚ２からＺ３までの間は、バケット高さが第１設定高さ以下のため、コントローラ２００は、ステップＳ５で選択された車速センサ５２で計測された車速から算出された第２距離計測値に基づいて、荷役装置２の動作を制御する（第２制御）。

【0049】

そして、コントローラ２００は、荷役装置２が図３の（Ｚ３）に示す姿勢になったとき、即ちステップＳ８でＹＥＳと判定したら、電磁比例弁５７の出力を解除して、荷役装置２の自動制御を終了する。

【0050】

以上説明したように、本実施形態に係るホイールローダ１００では、掘削位置や積込位置が変わった場合にも、ダンプトラック３０１から離脱する後進操作時に、移動距離を再設定する必要が無く、荷役装置２の姿勢を確実にダンプ姿勢から掘削姿勢へと自動制御することができ、オペレータの操作負担を低減することができる。

【0051】

特に、ダンプ積込み直後のバケット１０の高さは第１設定高さよりも高い位置にあるため（図３のＺ１参照）、まず、距離計測値選択部２０４により距離計測センサ５３が選択される。この場合、距離計測センサ５３は、バケット１０に邪魔されることなくダンプトラック（運搬車両）までの距離を計測することができる。そして、距離計測センサ５３はダンプトラック３０１との距離を、車速センサ５２で計測した車速から算出される距離と比べて正確に計測することができるため、荷役装置２がダンプトラック３０１と衝突することなく、荷役装置２の姿勢を正確に制御できる。よって、オペレータは、ホイールローダ１００の後進に注意を向けておけば良いため、運転の負担が軽減される。

【0052】

また、車両の走行中にスリップが発生したり、積荷の荷重変化に伴って前輪タイヤ４Ａ及び後輪タイヤ４Ｂのタイヤ径が変動すると、車速センサ５２で計測される移動距離に若干の誤差を生じるおそれがある。しかしながら、ホイールローダ１００がダンプトラック３０１から離れる際、まず距離計測センサ５３によりダンプトラック３０１とホイールローダ１００との距離を計測することで、車速センサ５２による計測精度の誤差の影響を受けることなく荷役装置２の姿勢を制御できる。

【0053】

また、荷役装置２が水平姿勢（図３のＺ２に示す姿勢）になると、ダンプトラック３０１との距離を計測するためのセンサが距離計測センサ５３から車速センサ５２に切り換わるため、荷役装置２が距離計測センサ５３の計測を妨げる位置にあったとしても、車速センサ５２で計測した車速からダンプトラック３０１との距離を算出できるため、コントローラ２００が荷役装置２を確実に掘削姿勢にすることができる。

【0054】

また、ダンプトラック３０１までの距離を計測する距離計測センサ５３が、リフトアーム８の回動支点Ｐの近傍位置よりも低い位置で、かつ、前フレーム１Ａの底面よりも高い位置の間に設置されるようにしたので、距離計測センサ５３による計測範囲を十分に確保しつつ、距離計測センサ５３の損傷を防止することができる。

【0055】

なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

【0056】

例えば、図６の処理において、ステップＳ２とステップＳ３との間に、バケット１０が積荷を放出（放土）したか否かを判定する処理を追加し、コントローラ２００は、ホイールローダ１００の後進時であって、バケット１０が積荷を放出していると判定された場合に限り、ステップＳ３の処理を実行するように構成しても良い。この場合、コントローラ２００は、バケット１０が積荷を放土したか否かを、バケット１０の角度で判定しても良いし、リフトアームシリンダ９の圧力に基づいてバケット１０が積荷を放出したか否かを判定することもできる。この構成によれば、万一、バケット１０の放土中に荷役装置２が自動制御されることを防止できるので、不慣れなオペレータにとってより使い勝手が良い。

【0057】

例えば、上記実施形態では、Ｖシェイプローディング中における荷役装置２の自動制御について説明したが、Ｖシェイプ作業時以外についても、本発明による荷役装置２の自動制御を適用することができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 車体
１Ａ 前フレーム
１Ｂ 後フレーム
２ 荷役装置
４Ａ 前輪タイヤ
４Ｂ 後輪タイヤ
５ 運転室
６ 機械室
８ リフトアーム
９ リフトアームシリンダ
９ａ ロッド
１０ バケット
１１ バケットシリンダ
１１ａ ロッド
１２ ベルクランク
５０ リフトアーム角度センサ（角度センサ）
５１ ベルクランク角度センサ（角度センサ）
５２ 車速センサ
５３ 距離計測センサ
５４ エンジン
５５ 油圧ポンプ
５６ コントロールバルブ
５７ 電磁比例弁
１００ ホイールローダ（作業車両）
２００ コントローラ
２０１ データ取得部
２０２ 演算部
２０３ 高さ判定部
２０４ 距離計測値選択部
２０５ 荷役操作許可判定部
２０６ 荷役姿勢判定部
２０７ 動作指令部
３０１ ダンプトラック（運搬車両）
Ｐ リフトアームの回動支点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】