特開 2024-154697 作業機械および積荷質量算出方法

(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】P2024154697

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】作業機械および積荷質量算出方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023068669

(22)【出願日】2023-04-19

(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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小山 幹

(72)【発明者】

【氏名】古賀 泰樹

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB03

2D003BA02

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB02

2D003DB04

(57)【要約】

【課題】ブームを動作させるアクチュエータが不動状態の場合であっても、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能な作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、走行体が取り付けられる本体と、本体の水平方向の加速度を取得する加速度センサと、本体に取り付けられるブームと、ブームに取り付けられるバケットとを含む作業機と、本体に対するブームの角度を変化させるアクチュエータと、アクチュエータを動作させるコントローラとを備える。コントローラは、アクチュエータが不動状態であると判断したことに基づき、作業機の姿勢とアクチュエータの推力と加速度とに基づき、バケット内の積荷質量を算出する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体が取り付けられる本体と、
前記本体の水平方向の加速度を取得する加速度センサと、
前記本体に取り付けられるブームと、前記ブームに取り付けられるバケットとを含む作業機と、
前記本体に対する前記ブームの角度を変化させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを動作させるコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記アクチュエータが不動状態であると判断したことに基づき、前記作業機の姿勢と前記アクチュエータの推力と前記加速度とに基づき、前記バケット内の積荷質量を算出する、作業機械。

【請求項2】

前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記本体が後進かつ減速中であることを条件に、前記姿勢と前記推力と前記加速度とに基づき前記積荷質量を算出する、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、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記作業機械が予め定められた距離以上走行したことを条件に、前記姿勢と前記推力と前記加速度とに基づき前記積荷質量を算出する、請求項１または２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記姿勢は、前記本体に対する前記ブームの角度を含み、
前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記ブームの角度と前記加速度とに基づき補正係数を算出し、かつ、前記補正係数によって前記推力を補正することにより前記積荷質量を算出する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項5】

前記補正係数は、前記ブームの角度を示す変数と、前記ブームの角度毎の前記加速度と前記アクチュエータの推力との関係に基づき算出された定数とを含む、請求項４に記載の作業機械。

【請求項6】

モニタをさらに備え、
前記コントローラは、
前記積荷質量を周期的に算出し、
前記作業機による掘削動作が終了したと判断すると、算出された前記積荷質量を前記モニタに表示させる、請求項１に記載の作業機械。

【請求項7】

前記姿勢は、前記本体に対する前記ブームの角度を含み、
前記コントローラは、前記ブームの角度が変化していない場合、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項8】

前記コントローラは、前記アクチュエータが動作している動作状態であると判断したことに基づき、前記姿勢と前記推力と前記加速度とのうちの前記姿勢と前記推力とのみに基づき、前記バケット内の積荷質量を算出する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項9】

前記姿勢を検出する第１のセンサと、
前記推力を検出する第２のセンサとをさらに備え、
前記コントローラは、前記第１のセンサによる前記検出の結果と、前記第２のセンサによる前記検出の結果とをさらに取得する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項10】

自走可能な作業機械の積荷質量算出方法であって、
前記作業機械の本体の水平方向の加速度を取得するステップと、
前記本体に取り付けられ、かつブームとバケットとを有する作業機の姿勢を検出するステップと、
前記ブームの角度を変化させるアクチュエータの推力を検出するステップと、
コントローラによって前記アクチュエータが不動状態であると判断されたことに基づき、前記コントローラが前記作業機の姿勢と前記アクチュエータの推力と前記加速度とに基づき前記バケット内の積荷質量を算出するステップと、を備える、積荷質量算出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械および作業機械における積荷質量算出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特開２０２１－９５７１０号公報（特許文献１）に開示されているように、作業機械に含まれるコントローラがバケット内の積荷質量を算出することが行われている。特許文献１では、コントローラは、ブームを動作させるアクチュエータ（ブームシリンダ）の推力を変数として含む演算式を利用して、バケット内の積荷質量を算出する。当該演算式は、ブームフートピン周りのモーメントのつり合い式から導出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－９５７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ブームを動作させるアクチュエータが不動状態となった場合には、静止摩擦が発生する。静止摩擦が発生しているときは、慣性力の影響が大きくなる。このため、アクチュエータが不動状態となった場合には、検出されるアクチュエータの推力は実際に生じている推力から乖離してしまう。このため、このような状況では、検出されたアクチュエータの推力の値を上記演算式に代入しても、バケット内の積荷質量を精度よく算出できない。

【0005】

本開示は、ブームを動作させるアクチュエータが不動状態の場合であっても、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能な作業機械および積荷質量算出方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従うと、作業機械は、走行体が取り付けられる本体と、本体の水平方向の加速度を取得する加速度センサと、本体に取り付けられるブームと、ブームに取り付けられるバケットとを含む作業機と、本体に対するブームの角度を変化させるアクチュエータと、アクチュエータを動作させるコントローラと、を備える。コントローラは、アクチュエータが不動状態であると判断したことに基づき、作業機の姿勢とアクチュエータの推力と加速度とに基づき、バケット内の積荷質量を算出する。

【0007】

本開示の他の局面に従うと、自走可能な作業機械の積荷質量算出方法は、作業機械の本体の水平方向の加速度を取得するステップと、本体に取り付けられ、かつブームとバケットとを有する作業機の姿勢を検出するステップと、ブームの角度を変化させるアクチュエータの推力を検出するステップと、コントローラによってアクチュエータが不動状態であると判断されたことに基づき、前記コントローラが、作業機の姿勢とアクチュエータの推力と加速度とに基づきバケット内の積荷質量を算出するステップと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

上記の開示によれば、ブームを動作させるアクチュエータが不動状態の場合であっても、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ホイールローダの側面図である。

【図2】作業機の各部の寸法と、４つのモーメントのつり合いとを説明するための図である。

【図3】作業機の重量によるモーメントの詳細を説明するための図である。

【図4】ホイールローダの機能的構成を示した機能ブロック図である。

【図5】コントローラで実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、各実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。

【0011】

＜Ａ．作業機械の構成＞
本実施の形態に係る作業機械の一例としてホイールローダの構成について図１を用いて説明する。なお本実施の形態における作業機械はホイールローダに限定されるものではない。本実施の形態の作業機械は、走行しながら掘削する車輪を有する作業機械であればよく、バックホーローダ、スキッドステアローダなどであってもよい。

【0012】

図１は、実施の形態１に係る作業機械の一例としてのホイールローダの側面図である。図１に示されるように、ホイールローダ１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行装置４と、キャブ５とを有している。ホイールローダ１は、後述するバケット１４内の積荷質量を計測するコントローラ５０（図４）をさらに有している。

【0013】

車体フレーム２およびキャブ５からホイールローダ１の機械本体９が構成されている。キャブ５内には、オペレータが着座するシート、操作装置、およびモニタなどが配置されている。操作装置は、走行（前後進）用の操作レバー、作業機３用の操作レバー、入力装置等を含む。ホイールローダ１の機械本体９には、作業機３および走行装置４が取り付けられている。作業機３は機械本体９の前方に配置されており、機械本体９の最後端にはカウンタウエイト６が設けられている。

【0014】

車体フレーム２は、前フレーム１１と後フレーム１２とを含んでいる。前フレーム１１と後フレーム１２とには、ステアリングシリンダ１３が取り付けられている。ステアリングシリンダ１３は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１３はステアリングポンプ（図示せず）からの作動油で伸縮する。ステアリングシリンダ１３の伸縮により、前フレーム１１と後フレーム１２とは互いに左右方向に揺動可能である。これにより、ホイールローダ１の進行方向が左右に変更可能である。

【0015】

本明細書中において、ホイールローダ１が直進走行する方向を、ホイールローダ１の前後方向という。ホイールローダ１の前後方向において、車体フレーム２に対して作業機３が配置されている側を前方向とし、前方向と反対側を後方向とする。ホイールローダ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。ホイールローダ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。

【0016】

走行装置４は、走行輪４ａ、４ｂを含んでいる。走行輪４ａ、４ｂの各々は車輪であり、ゴムよりなるタイヤを有している。走行輪（前輪）４ａは、前フレーム１１に回転可能に取り付けられている。走行輪（後輪）４ｂは、後フレーム１２に回転可能に取り付けられている。ホイールローダ１は、走行輪４ａ、４ｂが回転駆動されることにより自走可能である。

【0017】

作業機３は、掘削などの作業を行うためのものである。作業機３は、前フレーム１１に取り付けられている。作業機３は、バケット１４と、ブーム１５と、ベルクランク１６と、チルトロッド１７、ブームシリンダ１８と、バケットシリンダ１９とを含んでいる。

【0018】

ブーム１５の基端部は、ブームフートピン２１によって前フレーム１１に回転自在に取付けられている。これによりブーム１５は機械本体９に回転可能に取り付けられている。バケット１４は、バケットピン２２によってブーム１５の先端に回転自在に取付けられている。

【0019】

ブームシリンダ１８はブーム１５を駆動する。ブームシリンダ１８の一端は、機械本体９の前フレーム１１にピン２３によって回転可能に取り付けられている。これによりブームシリンダ１８は、機械本体９に回転可能に取り付けられている。ブームシリンダ１８の他端は、ブーム１５にピン２４によって回転可能に取り付けられている。

【0020】

ブームシリンダ１８はたとえば油圧シリンダである。ブームシリンダ１８は、作業機ポンプ（図示せず）からの作動油によって伸縮する。これによりブーム１５が駆動し、ブーム１５の先端に取り付けられたバケット１４が昇降する。

【0021】

ブームシリンダ１８は、機械本体９に取り付けられたチューブ１８ａ（シリンダチューブ）と、ブーム１５に取り付けられ、かつチューブ１８ａに対してブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylにより移動するロッド１８ｂ（ピストンロッド）とを有する。ロッド１８ｂは、ピストン１８ｃを有する。油圧によりピストン１８ｃがチューブ１８ａ内を移動することにより、ブームシリンダ１８のストローク長が変化する。

【0022】

ベルクランク１６は、支持ピン２９によってブーム１５に回転自在に支持されている。ベルクランク１６は、支持ピン２９の一方側に位置する第１端部と、支持ピン２９に対して第１端部と反対側に位置する第２端部とを有している。ベルクランク１６の第１端部はチルトロッド１７を介在してバケット１４に接続されている。ベルクランク１６の第２端部はバケットシリンダ１９を介在して機械本体９の前フレーム１１に接続されている。

【0023】

チルトロッド１７の一端はベルクランク１６の第１端部にピン２７によって回転可能に取り付けられている。チルトロッド１７の他端はバケット１４にピン２８によって回転可能に取り付けられている。

【0024】

バケットシリンダ１９は、ブーム１５に対してバケット１４を駆動する。バケットシリンダ１９は、一端と、一端の反対側の他端とを有している。バケットシリンダ１９の一端は機械本体９の前フレーム１１にピン２５によって回転可能に取り付けられている。バケットシリンダ１９の他端はベルクランク１６の第２端部にピン２６によって回転可能に取り付けられている。

【0025】

バケットシリンダ１９はたとえば油圧シリンダである。バケットシリンダ１９は、作業機ポンプ（図示せず）からの作動油によって伸縮する。これによりバケット１４が駆動し、バケット１４がブーム１５に対して上下に回動する。

【0026】

ホイールローダ１は、ブームシリンダ１８の推力Ｆ_cyl（に関する情報を検知するセンサと、バケットシリンダ１９の推力に関する情報を検知するセンサ（第２のセンサ）とをさらに有している。

【0027】

ブームシリンダ１８の推力に関する情報を検知するセンサは、たとえば圧力センサ３１ｂ、３１ｈである。圧力センサ３１ｂ、３１ｈの各々は、ブームシリンダ１８のシリンダ圧力を検知する。圧力センサ３１ｂは、ブームシリンダ１８のボトム圧を検知する。圧力センサ３１ｈは、ブームシリンダ１８のヘッド圧を検知する。

【0028】

ヘッド圧とは油圧シリンダのピストンに対してシリンダーロッド側の圧力を意味し、ボトム圧とはピストンに対してチューブ側の圧力を意味する。

【0029】

バケットシリンダ１９の推力に関する情報を検知するセンサは、たとえば圧力センサ３２ｂ、３２ｈである。圧力センサ３２ｂ、３２ｈの各々は、バケットシリンダ１９のシリンダ圧力を検知する。圧力センサ３２ｂは、バケットシリンダ１９のボトム圧を検知する。圧力センサ３２ｈは、バケットシリンダ１９のヘッド圧を検知する。

【0030】

ホイールローダ１は、作業機３の姿勢に関する情報を検知するセンサ（第１のセンサ）をさらに有している。作業機３の姿勢に関する情報を検知するセンサは、たとえばブーム角度に関する情報を検知するセンサと、ブームに対するバケット角度に関する情報を検知するセンサとを含む。作業機３の姿勢に関する情報の詳細については後述する（図２）。

【0031】

ブーム角度は、機械本体９の前フレーム１１に対するブーム１５の角度である。バケット角度は、ブーム１５に対するバケット１４の角度である。詳しくは、ブーム角度は、ホイールローダ１の側面視（図１）において、車体の前後方向に延びる仮想軸（詳しくは、ホイールローダ１が水平状態の場合に水平となる軸）とブーム１５とがなす角である。なお、この点については、後述するブームシリンダ１８の角度についても同様である。

【0032】

ブーム角度に関する情報を検知するセンサは、たとえばポテンショメータ３３である。ポテンショメータ３３は、ブームフートピン２１と同心となるように取り付けられている。ブーム角度に関する情報を検知するセンサとして、ポテンショメータ３３に代えて、ブームシリンダ１８のストロークセンサ３５が用いられてもよい。

【0033】

ブーム角度に関する情報を検知するセンサとして、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）３７、または撮像デバイス（たとえばカメラ）３９が用いられてもよい。ＩＭＵ３７は、たとえばブーム１５に取り付けられている。撮像デバイス３９は、機械本体９（たとえばキャブ５）に取り付けられている。

【0034】

バケット角度に関する情報を検知するセンサは、たとえばポテンショメータ３４である。ポテンショメータ３４は、支持ピン２９と同心となるように取り付けられている。バケット角度に関する情報を検知するセンサとして、ポテンショメータ３４に代えて、バケットシリンダ１９のストロークセンサ３６が用いられてもよい。

【0035】

バケット角度に関する情報を検知するセンサとして、ＩＭＵ３８、または撮像デバイス３９が用いられてもよい。ＩＭＵ３８は、たとえばチルトロッド１７に取り付けられている。

【0036】

上記のポテンショメータ３３、３４、ストロークセンサ３５、３６、ＩＭＵ３７、３８、および撮像デバイス３９は、作業機３の重心ＧＣ１の位置に関する情報を検知するセンサとして用いられてもよい。上記のポテンショメータ３３、３４、ストロークセンサ３５、３６、ＩＭＵ３７、３８、および撮像デバイス３９は、バケット１４内の積荷の重心ＧＣ２の位置に関する情報を検知するセンサとして用いられてもよい。

【0037】

ホイールローダ１は、角度センサ４０をさらに有していてもよい。角度センサ４０は、基準である重力方向に垂直な方向（水平面）に対する機械本体９の傾斜角度（ピッチ角度）を検知する。この角度センサ４０として、たとえば機械本体９に取り付けられたＩＭＵが用いられてもよい。角度センサ４０は、機械本体９に取り付けられていれば、前フレーム１１、後フレーム１２およびキャブ５のいずれに取り付けられていてもよい。

【0038】

＜Ｂ．瞬時ペイロード値の算出＞
図２は、作業機３の各部の寸法と、４つのモーメントのつり合いとを説明するための図である。図３は、４つのモーメントのうち、作業機３の重量によるモーメントの詳細を説明するための図である。

【0039】

（ｂ１．寸法）
上述した「作業機３の姿勢に関する情報」とは、図２に示すように、寸法Ｒｌ２および寸法Ｒｂ５である。寸法Ｒｌ２は、ブームフートピン２１とピン２３との間の寸法であって、ブームシリンダ１８の延びる方向に直交する方向の寸法である。寸法Ｒｂ５は、ブームフートピン２１とピン２６との間の寸法であって、バケットシリンダ１９の延びる方向に直交する方向の寸法である。

【0040】

上述した「作業機３の重心ＧＣ１の位置に関する情報」とは、寸法Ｒｌ３である。寸法Ｒｌ３は、重心ＧＣ１とブームフートピン２１との間の寸法であって、ホイールローダ１の前後方向に沿う寸法である。寸法Ｒｌ３は、ホイールローダ１が水平な地面に載置されている状態においては、重心ＧＣ１とブームフートピン２１との間の水平方向に沿う寸法である。

【0041】

上述した「バケット１４内の積荷の重心ＧＣ２の位置に関する情報」とは、寸法Ｒｌ１である。寸法Ｒｌ１は、重心ＧＣ２とブームフートピン２１との間の寸法であって、ホイールローダ１の前後方向に沿う寸法である。寸法Ｒｌ１は、ホイールローダ１が水平な地面に載置されている状態においては、重心ＧＣ２とブームフートピン２１との間の水平方向に沿う寸法である。

【0042】

寸法Ｒｂ１は、積荷重心ＧＣ２とピン２２との間の寸法であって、ホイールローダ１の前後方向に沿う寸法である。寸法Ｒｂ１は、ホイールローダ１が水平な地面に載置されている状態においては、積荷重心ＧＣ２とピン２２との間の水平方向に沿う寸法である。

【0043】

寸法Ｒｂ２は、ピン２２とピン２７との間の寸法であって、チルトロッド１７の延びる方向に直交する方向における寸法である。寸法Ｒｂ３は、ピン２７と支持ピン２９との間の寸法であって、チルトロッド１７の延びる方向に直交する方向における寸法である。寸法Ｒｂ４は、ピン２６と支持ピン２９との間の寸法であって、バケットシリンダ１９の延びる方向に直交する方向における寸法である。

【0044】

寸法Ｒｂ６は、バケット１４の重心ＧＣ３とピン２２との間の寸法であって、ホイールローダ１の前後方向に沿う寸法である。寸法Ｒｂ６は、ホイールローダ１が水平な地面に載置されている状態においては、バケット１４の重心ＧＣ３とピン２２との間の水平方向に沿う寸法である。

【0045】

Ｒｌ１，Ｒｌ２，Ｒｂｉ（ｉ＝１～６）の値は、作業機３を構成する各部材の設計寸法、ブーム角度、バケット角度に基づき、コントローラ５０によって算出される。なお、コントローラ５０は、図３に基づき説明するように作業機３の各構成部品についての重心位置を利用した演算を行うため、Ｒｌ３の算出は必須ではない。

【0046】

（ｂ２．モーメントのつり合い）
以下では、４つのモーメントのつり合いにより、瞬時ペイロード値Ｗ_loadを算出する。図２を参照して、積荷の重量Ｆ１によるモーメントａ_Wloadは、以下の式（１）で表される。

【0047】

【数1】

【0048】

なお、式（１）において、ｇは、重力加速度である。後述する式（４）においても同様である。

【0049】

作業機３の重量Ｆ２によるモーメントｂ_Wloadは、作業機３の重量Ｆ２と、Ｒｌ３（図２）との積により求められる。詳しくは、モーメントｂ_Wloadは、図３を参照して、以下の式（２）で表される。

【0050】

【数2】

【0051】

なお、式（２）において、Ｗｇ_bucketは、バケット１４の質量である。なお、後述する式（４）でも同様である。Ｗｇ_tiltrodは、チルトロッド１７の質量である。Ｗｇ_bellcrankは、ベルクランク１６の質量である。Ｗｇ_boomは、ブーム１５の質量である。以下ではこれらの質量を、「Ｗｇ_j」とも表記する（ただし、j=bucket，tiltrod，bellcrank，boom）。

【0052】

Ｒｇ_bucketは、ブームフートピン２１からバケット１４の重心までの水平距離である。Ｒｇ_tiltrodは、ブームフートピン２１からチルトロッド１７の重心までの水平距離である。Ｒｇ_bellcrankは、ブームフートピン２１からベルクランク１６の重心までの水平距離である。Ｒｇ_boomは、ブームフートピン２１からブーム１５の重心までの水平距離である。以下では、これらの水平距離を、上記の変数ｊを用いて「Ｒｇ_j」とも表記する。

【0053】

βは、空荷補正係数である。βは、重量の異なるバケット１４をブーム１５に取り付けた場合に、空荷状態を補正する係数である。なお、後述する式（４）でも同様である。

【0054】

MassCorrectionFactorは、ハイリフト用ブーム等、作業機の仕様が異なるときに変更される係数である。標準仕様の場合には、MassCorrectionFactorの値は“１”である。

【0055】

図２を参照し、ブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylによるモーメントｃ_Wloadは、以下の式（３）で表される。

【0056】

【数3】

【0057】

なお、式（３）において、ηは、ブーム１５の油圧伝達効率である。

【0058】

バケット１４の反力Ｆ４によるモーメントｄ_Wloadは、以下の式（４）で表される。

【0059】

【数4】

【0060】

積荷の重量Ｆ１によるモーメントａ_Wloadと、作業機３の重量Ｆ２によるモーメントｂ_Wloadと、ブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylによるモーメントｃ_Wloadと、バケット１４の反力Ｆ４によるモーメントｄ_Wloadとの間には、以下の式（５）に示すような、つり合いの関係式が成立する。

【0061】

【数5】

【0062】

（ｂ３．瞬時ペイロード値の補正）
式（５）から、瞬時ペイロード値Ｗ_loadを求めると、以下の式（６）のとおりとなる。なお、瞬時ペイロード値Ｗ_loadは、式（１）と式（４）とに含まれている。

【0063】

【数6】

【0064】

式（６）で得られた瞬時ペイロード値Ｗ_loadに対して、積荷補正係数γを掛けるともに、ブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylに対して補正係数δ_aを掛ける。これにより、以下の式（７）に示すような、補正後の瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を得る。

【0065】

【数7】

【0066】

ホイールローダ１のコントローラ５０（図４）は、式（７）で示した数式から得られる瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}に基づき積荷質量を算出する。詳しくは、コントローラ５０は、積荷質量を周期的に算出する。コントローラ５０は、算出された積荷質量を、キャブ５内のモニタに出力する。たとえば、コントローラ５０は、連続した演算周期によって得られた複数の瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}の平均値を、積荷質量としてモニタに表示する。典型的には、コントローラ５０は、作業機３による掘削動作が終了したと判断すると、算出された積荷質量をモニタに表示する。掘削動作終了は、後進状態、ブーム１５の上げ、ブームボトム圧の低下等に基づき、コントローラ５０によって判断される。

【0067】

＜Ｃ．補正係数δ_a＞
次に、式（７）における補正係数δ_aについて説明する。コントローラ５０は、ブームシリンダ１８が不動状態であるか否かを判断する。コントローラ５０は、典型的には、ブーム角度θ_boomが変化していない場合に、ブームシリンダ１８が不動状態となっていると判断する。コントローラ５０は、ホイールローダ１が走行状態（前進状態、後進状態、停止状態）を判断する。以下の式（８）に示すように、ブームシリンダ１８が不動状態かつホイールローダ１が後進状態となっている場合には、コントローラ５０は、式（８）内の上の行の数式（分数式）を用いて、ブームシリンダの１８の推力Ｆ_cylを補正する。

【0068】

それ以外（ブームシリンダ１８が動作状態、ホイールローダ１が前進状態または停止状態）の場合には、式（８）内の下の行に示すように、コントローラ５０は、補正係数δ_aの値を“１”とする。すなわち、コントローラ５０は、ブームシリンダの１８の推力Ｆ_cylを補正しない。

【0069】

【数8】

【0070】

なお、式（８）において、Ａは定数である。θ_lowBoomは、ブーム角度に関する定数である。θ_boomは、ブーム角度（変数）である。ａ_vehicleは、機械本体９の水平方向の加速度（変数）を表している。

【0071】

定数Ａは、静止摩擦力を発生させる摩擦係数μを増加させる要素を含む。定数Ａの値は、ブーム角度毎の加速度ａ_vehicleと、ブームシリンダの推力Ｆ_cylとの関係に基づき事前に算出される。定数Ａの値は、１未満の小数とし得る。具体的には、以下のような手法により定数Ａの値を事前に算出する。なお、定数Ａの値の算出は、コントローラ５０に限らず、他の情報処理装置が行ってもよい。

【0072】

バケット満杯重量水準の簡易試験結果を用いて、ブーム１５を停止させた状態での積荷更新区間における加速度ａ_vehicleと、ブームシリンダの１８の推力Ｆ_cylとの関係を見る。積荷後進かつブーム１５の停止区間において、検出される加速度ａ_vehicleに対する推力Ｆ_cylが区間平均の何倍かをプロットすることにより、近似直線の傾きを求める。

【0073】

当該傾きは加速度ａ_vehicleの影響度合いの大小を示す。一回掘削動作毎に当該傾きと、その時のブーム角度とを求め、縦軸に傾き、横軸にブーム角度をプロットする。この点群は、積荷後進時のブーム角度が－３０°（下限値）のときに傾きが最小、ブーム角度が０°(水平)の時に傾きが０である余弦関数（ｃｏｓ関数）におおよそ沿う。このため、ブーム角度と慣性の影響の大きさとの関係は、当該余弦関数によって決定するものとする。このときの余弦関数の振幅をＡとする。なお、ホイールローダ１の機種によって積荷が受けるモーメントは異なるため、定数Ａは、ホイールローダの機種毎に設定することが好ましい。

【0074】

θ_lowBoomの値は、本例では、３０°である。ホイールローダ１の走行時に生じる慣性力によってブームシリンダ１８が受けるブームシリンダ１８の伸縮方向の力が最大となるときのブーム角度が約－３０°となるため、θ_lowBoomを３０°とした。具体的には、ブームシリンダ１８の姿勢が水平となるときのブーム角度が約－３０°となるため、θ_lowBoomを３０°とした。なお、θ_lowBoomの値は、ホイールローダの機種ごとに適宜設定される。

【0075】

＜Ｄ．小括＞
〔１〕上述した式（７）において、各寸法Ｒｌ１，Ｒｌ２，Ｒｂｉ（ｉ＝１～６）の値は、作業機３の姿勢によって定まる。式（７）に含まれるｂ_Wloadの値も、式（２）に示すように、作業機３の姿勢によって定まる。さらに、式（７）に示されるように、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}は、ブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylに比例する。

【0076】

コントローラ５０は、上述したように、ブームシリンダ１８が不動状態となっており、かつ機械本体９が後進状態の場合には、補正係数δ_aとして式（８）の上の行の数式を用いて、式（７）で示される瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を算出する。式（８）の上の行の数式は、機械本体９の水平方向の加速度ａ_vehicleの項を分母に含む。

【0077】

このように、コントローラ５０は、ブームシリンダ１８が不動状態となっており、かつ機械本体９が後進状態の場合には、作業機３の姿勢とブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylと機械本体９の加速度ａ_vehicleとに基づき、バケット１４内の積荷質量を算出する。具体的には、コントローラ５０は、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を算出してから、積荷質量を求める。

【0078】

なお、機械本体９が一定速度で移動しており、加速度ａ_vehicleの値が０となる場合には、式（８）の上の行の数式の値（δ_aの値）は、結果として“１”となる。すなわち、ブームシリンダ１８が動作状態、ホイールローダ１が前進状態または停止状態のときに用いられるδ_aの値と同じとなる。このように、式（８）の補正係数δ_aは、機械本体９の加速または減速しているときに作用する係数である。

【0079】

ブームシリンダ１８が動作状態、ホイールローダ１が前進状態または停止状態のときには、式（８）より、補正係数δ_aの値が“１”となる。したがって、この場合、コントローラ５０は、作業機３の姿勢とブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylと機械本体９の加速度ａ_vehicleとのうち、作業機３の姿勢とブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylとのみに基づき、バケット１４内の積荷質量を算出する。すなわち、コントローラ５０は、加速度ａ_vehicleを考慮せずに、バケット１４内の積荷質量を算出する。

【0080】

ところで、ブームシリンダ１８が不動状態となっている場合には、ブームシリンダ１８のチューブ１８ａとロッド１８ｂとの間に静止摩擦が発生する。当該静止摩擦が発生しているときは、ブームシリンダ１８に加わる慣性力の影響が大きくなる。このため、ブームシリンダ１８が不動状態となった場合には、検出されたブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylの値は実際に生じている推力Ｆ_cylから乖離してしまう。

【0081】

それゆえ、コントローラ５０は、ブームシリンダ１８が不動状態となっており、かつ機械本体９が後進状態の場合には、上述したように、作業機３の姿勢およびブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylだけではなく、加速度ａ_vehicleにも基づいて、バケット１４内の積荷質量を算出する。このように、コントローラ５０は、ブームシリンダ１８が不動状態かつブームシリンダ１８に一定の慣性力が加わっている場合に、加速度ａ_vehicleを考慮して、バケット１４内の積荷質量を算出する。

【0082】

したがって、ホイールローダ１によれば、ホイールローダ１の後進時（特に、加減速時）において、ブームシリンダ１８が不動状態となっているときであっても、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能となる。詳しくは、ホイールローダ１によれば、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}が精度よく算出されるため、結果として、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能となる。

【0083】

より詳しくは、ホイールローダ１は、掘削工程（掬込み）によってバケット１４に掘削対象物（土砂等）が掬い込まれた後に、ホイールローダ１を後進させる積荷後進工程を実行する。積荷後進工程では、ホイールローダ１は、通常、ブーム１５を低リフト状態としたまま、ブーム角度を変更することなく後進する。その後、ホイールローダ１は、バケット１４を上昇させながら、または途中から上昇させた状態を維持しながら、ホイールローダ１を前進させてダンプトラック（図示せず）に接近させる積荷前進工程を実行する。次いで、ホイールローダ１は、所定位置でバケット１４をダンプして掘削対象物をダンプトラック荷台上に積み込む排土工程を実行する。

【0084】

ホイールローダ１では、上述したように、ブームシリンダ１８が不動状態となっており、かつ機械本体９が後進状態の場合には、上述したように、加速度ａ_vehicleを考慮して、バケット１４内の積荷質量を算出する。それゆえ、ホイールローダ１によれば、積荷後進工程において、バケット１４内の積荷質量を精度よく算出可能となる。ホイールローダ１によれば、積荷前進工程よりも前段階の積荷後進工程において、バケット１４内の積荷質量を精度よく算出可能となる。したがって、ホイールローダ１のオペレータは、早いタイミングで、精度の高い積荷質量を知ることができる。

【0085】

〔２〕コントローラ５０は、ブームシリンダ１８が不動状態かつホイールローダ１が後進状態であると判断したことに基づき、ホイールローダ１が予め定められた距離以上走行したことを条件に、作業機３の姿勢とブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylと加速度ａ_vehicleとに基づき積荷質量を算出することが好ましい。

【0086】

積荷後進工程では、ホイールローダ１は、ある程度の距離、後進する。そこで、上記のような走行距離の条件を加えることにより、コントローラ５０は、現在の工程が積荷後進工程であることを判断できる。それゆえ、このような構成によれば、ホイールローダ１は、積荷後進工程のときに、加速度ａ_vehicleを考慮した、精度の高い積荷質量の算出が可能となる。

【0087】

〔３〕コントローラ５０は、ブームシリンダ１８が不動状態かつホイールローダ１が後進状態であると判断したことに基づき、式（８）の上の行の数式に示すように、ブーム角度θ_boomと加速度ａ_vehicleとに基づき補正係数δ_aを算出する。コントローラ５０は、さらに、補正係数δ_aによってブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylを補正することにより積荷質量を算出する。このように、ホイールローダ１によれば、コントローラ５０が補正係数δ_aを用いてブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylを補正することにより、バケット１４内の積荷質量を精度よく算出可能となる。

【0088】

〔４〕補正係数δ_aは、ブーム角度を示す変数（θ_boom）と、ブーム角度毎の加速度ａ_vehicleとブームシリンダの推力Ｆ_cylとの関係に基づき算出された定数Ａとを含む。このような構成によれば、ホイールローダ１の機種に応じた補正係数δ_aを事前設定可能となる。

【0089】

〔５〕コントローラ５０は、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}に基づき、積荷質量を周期的に算出する。コントローラ５０は、作業機３による掘削動作（掘削工程）が終了したと判断すると、算出された積荷質量をモニタに表示させる。このような構成によれば、オペレータは、掘削動作（掘削工程）が終了した直後に、積荷質量をモニタで確認することが可能となる。

【0090】

〔６〕コントローラ５０は、ブーム角度θ_boomが変化していない場合に、ブームシリンダ１８が不動状態となっていると判断する。このような構成によれば、コントローラ５０は、ブーム角度θ_boomに基づき、ブームシリンダ１８が不動状態となっているかを判断できる。

【0091】

＜Ｅ．機能的構成＞
次に、ホイールローダ１の機能的構成について説明する。特に、図１に示すホイールローダ１のバケット１４内の積荷質量を計測するコントローラ５０の機能ブロックについて図４を用いて説明する。

【0092】

図４は、ホイールローダ１の機能的構成を示した機能ブロック図である。図４に示されるように、ホイールローダ１は、コントローラ５０と、入力部５１と、表示部５２とを備える。入力部５１は、操作パネル等の入力装置に対応する。操作パネルは、ハードキー、および／またはソフトウェアキーを含んで構成され得る。表示部５２は、モニタに対応する。入力部５１と表示部５２とは、キャブ５内に設置される。

【0093】

コントローラ５０は、記憶部５００と、ブームシリンダ推力算出部５０１と、油圧伝達効率算出部５０２と、寸法値算出部５０３と、水平距離算出部５０４と、不動状態判定部５０５と、後進判定部５０６と、水平加速度取得部５０７と、補正係数決定部５０８と、瞬時ペイロード値算出部５０９と、積荷質量算出部５１０と、表示制御部５１１とを備える。

【0094】

記憶部５００には、入力部５１を介して入力された各種のデータが予め記憶されている。記憶部５００には、バケット１４の質量Ｗｇ_bucketと、チルトロッド１７の質量Ｗｇ_tiltrodと、ベルクランク１６の質量Ｗｇ_bellcrankと、ブーム１５の質量Ｗｇ_boomと、MassCorrectionFactorと、空荷補正係数βと、積荷補正係数γと、作業機設計寸法値と、作業機設計重心位置とが記憶されている。

【0095】

なお、作業機設計寸法値とは、バケット１４、ブーム１５、ベルクランク１６、チルトロッド１７等の作業機３を構成する各部品の設計寸法値である。当該設計寸法値は、たとえばブーム１５に関しては、ブームフートピン２１が挿入される貫通穴と、バケットピン２２が挿入される貫通穴との間の距離、ブームフートピン２１が挿入される貫通穴と、ピン２４が挿入される貫通穴との間の距離等である。

【0096】

作業機設計重心位置とは、バケット１４、ブーム１５、ベルクランク１６、チルトロッド１７等の作業機３を構成する各部品における重心位置（理論値）である。作業機設計重心位置は、各部品における固有の座標系における重心位置である。作業機設計重心位置は、当該各部品に関し、当該部品の特定の位置を原点としたときの座標値として示される。作業機設計重心位置が２次元の座標系で表記可能なように原点の位置を設定できる。この場合、たとえばブーム１５については、ブーム１５の側面視においてブームフートピン２１が挿入される貫通穴の中心を上記特定の位置（原点）とすることができる。

【0097】

作業機設計寸法値は、寸法値算出部５０３で利用される。作業機設計重心位置は、水平距離算出部５０４で利用される。バケット１４の質量Ｗｇ_bucketと、チルトロッド１７の質量Ｗｇ_tiltrodと、ベルクランク１６の質量Ｗｇ_bellcrankと、ブーム１５の質量Ｗｇ_boomと、MassCorrectionFactorと、空荷補正係数βと、積荷補正係数γとは、瞬時ペイロード値算出部５０９で利用される。

【0098】

ブームシリンダ推力算出部５０１は、圧力センサ３１ｂ、３１ｈにより検知されたシリンダ圧力に基づいて、上述したブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylを算出する。具体的には、ブームシリンダ推力算出部５０１は、圧力センサ３１ｂから取得したブームシリンダ１８のボトム圧と、圧力センサ３１ｈから取得したからヘッド圧とに基づいて推力Ｆ_cylを周期的に算出する。ブームシリンダ推力算出部５０１は、取得したブームシリンダ１８のボトム圧のみから推力Ｆ_cylを算出してもよい。算出された推力Ｆ_cylの値は、瞬時ペイロード値算出部５０９に送られる。

【0099】

油圧伝達効率算出部５０２は、上述したブーム角度に関する情報を検知するセンサによって検知されたブーム角度θ_boomの値に基づいて、ブーム１５の油圧伝達効率ηを計算する。詳しくは、油圧伝達効率算出部５０２は、ブーム角度θ_boomの値の単位時間当たりの変化量を算出し、当該変化量に基づき油圧伝達効率ηを決定する。油圧伝達効率算出部５０２は、算出された油圧伝達効率ηを瞬時ペイロード値算出部５０９に送る。算出された油圧伝達効率ηは、上述した式（７）に代入される。

【0100】

なお、ブーム角度θ_boomの値の単位時間当たりの変化量がゼロの場合には油圧伝達効率ηを算出できないため、油圧伝達効率算出部５０２は、たとえば、直前に算出された油圧伝達効率ηを瞬時ペイロード値算出部５０９に送る。

【0101】

上記のように、油圧伝達効率ηを都度計算するのではなく、油圧伝達効率ηとして、事前に決定された一定の値を用いてもよい。

【0102】

寸法値算出部５０３は、記憶部５００に記憶された上記作業機設計寸法値と、バケット角度と、ブーム角度θ_boomとを用いて、上述した各寸法Ｒｌ１，Ｒｌ２，Ｒｂｉ（ｉ＝１～６）の値を算出する。寸法値算出部５０３は、各寸法Ｒｌ１，Ｒｌ２，Ｒｂｉ（ｉ＝１～６）の値を周期的に算出する。寸法値算出部５０３は、算出結果を、瞬時ペイロード値算出部５０９に送る。

【0103】

水平距離算出部５０４は、記憶部５００に記憶された上記作業機設計重心位置と、バケット角度と、ブーム角度θ_boomとを用いて、上述した水平距離Ｒｇ_jを算出する。具体的には、水平距離算出部５０４は、各水平距離Ｒｇ_bucket，Ｒｇ_tiltrod，Ｒｇ_bellcrank，Ｒｇ_boomを周期的に算出する。水平距離算出部５０４は、算出結果を、瞬時ペイロード値算出部５０９に送る。

【0104】

不動状態判定部５０５は、ブーム角度θ_boomに基づいて、ブームシリンダ１８が不動状態か否かを判定する。不動状態判定部５０５は、ブーム角度θ_boomが変化していない場合（単位時間当たりのブーム角度θ_boomの変化率がゼロの場合）に、ブームシリンダ１８が不動状態となっていると判定する。不動状態判定部５０５は、「動状態」または「不動状態」を表す判定結果を補正係数決定部５０８に周期的に送る。

【0105】

なお、不動状態の判定手法は、上記に限定されない。たとえば、コントローラ５０は、直前の演算周期において算出された瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}または積荷質量の値が、所定の数値範囲の上限から所定の値以上乖離している場合、ブームシリンダ１８が不動状態となっていると判定してもよい。

【0106】

後進判定部５０６は、前後進用の操作レバーの操作情報に基づき、ホイールローダ１が後進状態であるか否かを判定する。後進判定部５０６は、当該操作レバーが後進位置にある場合、ホイールローダ１が後進状態であると判定する。後進判定部５０６は、当該操作レバーが前進位置または中立位置にある場合、ホイールローダ１が後進状態でないと判定する。後進判定部５０６は、判定結果を補正係数決定部５０８に周期的に送る。

【0107】

水平加速度取得部５０７は、機械本体９の水平方向の加速度ａ_vehicleを周期的に取得する。水平加速度取得部５０７は、加速度ａ_vehicleの値を補正係数決定部５０８に周期的に送る。

【0108】

加速度ａ_vehicleの取得方法は、特に限定されない。たとえば、水平加速度取得部５０７は、加速度センサ（図示せず）によって検出された水平方向の加速度ａ_vehicleを取得する。あるいは、水平加速度取得部５０７は、ＩＭＵによって検出されたデータから、加速度ａ_vehicleを算出してもよい。あるいは、水平加速度取得部５０７は、機械本体９の速度を時間微分することにより、加速度ａ_vehicleを算出してもよい。機械本体９の速度から加速度ａ_vehicleを算出する場合、当該速度をローパスフィルタによって平滑化した後に、加速度ａ_vehicleを算出することが好ましい。

【0109】

補正係数決定部５０８は、ブーム角度θ_boomと、不動状態判定部５０５の判定結果と、後進判定部５０６の判定結果と、水平加速度取得部５０７によって取得された加速度ａ_vehicleとに基づき、補正係数δ_aを決定する。具体的には、補正係数決定部５０８は、上述した式（８）を用いて、補正係数δ_aを決定する。

【0110】

不動状態判定部５０５の判定結果が「不動状態」であって、かつ、後進判定部５０６の判定結果が「後進状態」である場合、補正係数決定部５０８は、式（８）の上側の行の数式を用いて補正係数δ_aを周期的に決定する。この場合、補正係数決定部５０８は、数式（８）に示されるように、加速度ａ_vehicleを用いて補正係数δ_aを決定する。

【0111】

補正係数決定部５０８は、不動状態判定部５０５の判定結果が「不動状態」以外、または、後進判定部５０６の判定結果が「後進状態」以外である場合、式（８）の下側の行に示すように、補正係数δ_aの値を“１”とする。具体的には、ブームシリンダ１８が動いている場合、操作レバーが前進位置または中立位置にある場合には、補正係数決定部５０８によって、補正係数δ_aの値が“１”に設定される。

【0112】

補正係数決定部５０８は、式（８）を用いて計算した補正係数δ_aの値を、周期的に瞬時ペイロード値算出部５０９に送る。

【0113】

瞬時ペイロード値算出部５０９は、各質量Ｗｇ_bucket，Ｗｇ_tiltrod，Ｗｇ_bellcrank，Ｗｇ_boomと、MassCorrectionFactorと、各補正係数β，γと、推力Ｆ_cylと、油圧伝達効率ηと、各寸法Ｒｌ１，Ｒｌ２，Ｒｂｉ（ｉ＝１～６）と、各水平距離Ｒｇ_bucket，Ｒｇ_tiltrod，Ｒｇ_bellcrank，Ｒｇ_boomと、補正係数δ_aとに基づき、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を周期的に算出する。

【0114】

詳しくは、瞬時ペイロード値算出部５０９は、上述した式（７）を用いて、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を算出する。なお、各質量Ｗｇ_bucket，Ｗｇ_tiltrod，Ｗｇ_bellcrank，Ｗｇ_boomと、MassCorrectionFactorとは、上述した式（２）に示されるように、式（７）の分子に含まれる“ｂ_Wload”の算出に利用される。瞬時ペイロード値算出部５０９は、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を周期的に積荷質量算出部５１０に送る。

【0115】

積荷質量算出部５１０は、連続して送られてきた複数の瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}の平均値を算出し、当該平均値を積荷質量に決定する。たとえば、積荷質量算出部５１０は、連続して送られてきた５つの瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}の平均値を積荷質量とする。積荷質量算出部５１０は、決定した積荷質量を表示制御部５１１に送る。

【0116】

表示制御部５１１は、積荷質量を表示部５２に表示させる。表示制御部５１１は、積荷質量を積荷質量算出部５１０から取得する都度、表示部５２に表示される積荷質量の値を更新する。

【0117】

＜Ｆ．制御構造＞
図５は、コントローラ５０で実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。なお、図５においては、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}の算出までの処理を記載している。また、図５に示す一連処理は、周期的に繰り返し実行される。

【0118】

ステップＳ１において、コントローラ５０は、各寸法Ｒｌ１，Ｒｌ２，Ｒｂｉ（ｉ＝１～６）の値を算出する。ステップＳ２において、コントローラ５０は、各水平距離Ｒｇ_bucket，Ｒｇ_tiltrod，Ｒｇ_bellcrank，Ｒｇ_boomを算出する。ステップＳ３において、コントローラ５０は、作業機重量によるモーメントｂ_Wloadの値を算出する。なお、算出されたｂ_Wloadの値は、式（７）に代入される。

【0119】

ステップＳ４において、コントローラ５０は、ブームシリンダ１８の推力Ｆ_cylを算出する。ステップＳ５において、コントローラ５０は、ブーム角度θ_boomの単位時間当たりの変化量に基づき、油圧伝達効率ηを算出する。なお、上述したように、ブーム角度θ_boomの値の単位時間当たりの変化量がゼロの場合には、コントローラ５０は、たとえば、直前に算出された油圧伝達効率ηを用いる。

【0120】

ステップＳ６において、コントローラ５０は、ブームシリンダ１８が不動状態であるか否かを判定する。ブームシリンダ１８が不動状態であると判定された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、コントローラ５０は、ホイールローダ１が後進状態（後進中）であるか否かを判定する。

【0121】

ブームシリンダ１８が不動状態でないと判定された場合（ステップＳ６においてＮＯ）またはホイールローダ１が後進状態でないと判定された場合（ステップＳ７においてＮＯ）、コントローラ５０は、ステップＳ８において、補正係数δ_aの値を“１”に設定する。詳しくは、コントローラ５０は、上述した式（８）を参照して、補正係数δ_aの値を“１”に設定する。

【0122】

ホイールローダ１が後進状態であると判定された場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ステップＳ１０において、コントローラ５０は、加速度ａ_vehicleの値を取得する。さらに、ステップＳ１１において、コントローラ５０は、加速度ａ_vehicleの値を用いて、補正δ_aの値を算出する。具体的には、コントローラ５０は、式（８）の上側の行の数式を用いて、補正係数δ_aの値を算出する。

【0123】

ステップＳ８またはステップＳ１１の後、ステップＳ９において、コントローラ５０は、補正係数δ_aの値を上述した式（７）に代入することにより、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を算出する。

【0124】

＜Ｇ．変形例＞
（１）上記においては、ブームシリンダ１８が不動状態となっている場合に、ホイールローダ１が後進状態であることを条件に、加速度ａ_vehicleの値を用いて補正係数δ_aの値を算出した。しかしながら、これに限定されるものではない。

【0125】

たとえば、ホイールローダ１が後進状態であるか否かにかかわらず、ブームシリンダ１８が不動状態となっていることを条件に、コントローラ５０は、加速度ａ_vehicleの値を用いて補正係数δ_aの値を算出し、かつ、補正係数δ_aの値を用いて瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を算出してもよい。

【0126】

あるいは、ブームシリンダ１８が不動状態となっている場合に、ホイールローダ１が後進状態かつ減速中であることを条件に、加速度ａ_vehicleの値を用いて補正係数δ_aの値を算出し、かつ、補正係数δ_aの値を用いて瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を算出してもよい。掘削工程（掬込み）では、ホイールローダ１が後ろ向きに加速し、その後、減速する。次いで、上述した積荷前進工程が実行される。したがって、上記の構成によれば、積荷前進工程の前に瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を算出可能となる。

【0127】

（２）コントローラ５０は、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を積荷質量として、表示部５２に出力してもよい。コントローラ５０は、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}の平均を算出せずに、瞬時ペイロード値Ｗ_{load_CR}を表示部５２に表示してもよい。

【0128】

＜付記＞
［項目１］
走行体が取り付けられる本体と、
前記本体の水平方向の加速度を取得する加速度センサと、
前記本体に取り付けられるブームと、前記ブームに取り付けられるバケットとを含む作業機と、
前記本体に対する前記ブームの角度を変化させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを動作させるコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記アクチュエータが不動状態であると判断したことに基づき、前記作業機の姿勢と前記アクチュエータの推力と前記加速度とに基づき、前記バケット内の積荷質量を算出する、作業機械。

【0129】

［項目２］
前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記本体が後進かつ減速中であることを条件に、前記姿勢と前記推力と前記加速度とに基づき前記積荷質量を算出する、項目１に記載の作業機械。

【0130】

［項目３］
前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記作業機械が予め定められた距離以上走行したことを条件に、前記姿勢と前記推力と前記加速度とに基づき前記積荷質量を算出する、項目１または２に記載の作業機械。

【0131】

［項目４］
前記姿勢は、前記本体に対する前記ブームの角度を含み、
前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記ブームの角度と前記加速度とに基づき補正係数を算出し、かつ、前記補正係数によって前記推力を補正することにより前記積荷質量を算出する、項目１から３のいずれか１項に記載の作業機械。

【0132】

［項目５］
前記補正係数は、前記ブームの角度を示す変数と、前記ブームの角度毎の前記加速度と前記アクチュエータの推力との関係に基づき算出された定数とを含む、項目４に記載の作業機械。

【0133】

［項目６］
モニタをさらに備え、
前記コントローラは、
前記積荷質量を周期的に算出し、
前記作業機による掘削動作が終了したと判断すると、算出された前記積荷質量を前記モニタに表示させる、項目１から５のいずれか１項に記載の作業機械。

【0134】

［項目７］
前記姿勢は、前記本体に対する前記ブームの角度を含み、
前記コントローラは、前記ブームの角度が変化していない場合、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断する、項目１から６のいずれか１項に記載の作業機械。

【0135】

［項目８］
前記コントローラは、前記アクチュエータが動作している動作状態であると判断したことに基づき、前記姿勢と前記推力と前記加速度とのうちの前記姿勢と前記推力とのみに基づき、前記バケット内の積荷質量を算出する、項目１から７のいずれか１項に記載の作業機械。

【0136】

［項目９］
前記姿勢を検出する第１のセンサと、
前記推力を検出する第２のセンサとをさらに備え、
前記コントローラは、前記第１のセンサによる前記検出の結果と、前記第２のセンサによる前記検出の結果とをさらに取得する、項目１から８のいずれか１項に記載の作業機械。

【0137】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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】

【0138】

１ ホイールローダ、２ 車体フレーム、３ 作業機、４ 走行装置、４ａ 走行輪、５ キャブ、６ カウンタウエイト、９ 機械本体、１１ 前フレーム、１２ 後フレーム、１３ ステアリングシリンダ、１４ バケット、１５ ブーム、１６ ベルクランク、１７ チルトロッド、１８ ブームシリンダ、１８ａ チューブ、１８ｂ ロッド、１８ｃ ピストン、１９ バケットシリンダ、２１ ブームフートピン、２２ バケットピン、２９ 支持ピン、３１ｂ，３１ｈ，３２ｂ，３２ｈ 圧力センサ、３３，３４ ポテンショメータ、３５，３６ ストロークセンサ、３９ 撮像デバイス、４０ 角度センサ、５０ コントローラ、５１ 入力部、５２ 表示部、５００ 記憶部、５０１ ブームシリンダ推力算出部、５０２ 油圧伝達効率算出部、５０３ 寸法値算出部、５０４ 水平距離算出部、５０５ 不動状態判定部、５０６ 後進判定部、５０７ 水平加速度取得部、５０８ 補正係数決定部、５０９ 瞬時ペイロード値算出部、５１０ 積荷質量算出部、５１１ 表示制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】