特許 7374762 作業機械、計量方法、および作業機械を含むシステム

(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】

(24)【登録日】2023-10-27

(45)【発行日】2023-11-07

(54)【発明の名称】作業機械、計量方法、および作業機械を含むシステム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20231030BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20231030BHJP

   G01G 19/10 20060101ALI20231030BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 M

E02F9/26 A

G01G19/10 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019238195

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021105319

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-11-09

(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】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山脇 翔太

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０９９７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３９２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１７１８８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２３６７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０４６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２５５６７３７（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／２６

Ｇ０１Ｇ １９／１０

(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、バケットと、前記バケットを昇降するブームとを含む作業機と、
前記車体に対する前記ブームの角度を検知するブーム角度検知部と、
前記バケット内の荷の計量を開始する計量開始入力を受け付ける入力受付部と、
前記入力受付部が前記計量開始入力を受け付けたとき、自動計量開始条件が成立しているか否かを判断し、前記自動計量開始条件が成立していれば前記作業機の動作を制御して前記バケット内の前記荷を計量する、コントローラと、を備え、
前記自動計量開始条件は、前記作業機が掘削作業中でないことと、前記ブーム角度検知部が故障していないこととを含む、作業機械。

【請求項2】

前記コントローラは、前記バケット内の前記荷の計量終了の条件が満たされた場合に、前記バケット内の前記荷の計量を終了して、前記バケット内の荷重を確定する、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、前記バケット内の前記荷の計量終了の条件が満たされた場合に、前記作業機の前記動作を停止する、請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記作業機は、前記ブームを駆動するブームシリンダを含み、
前記作業機械は、前記ブームシリンダのシリンダ圧力を検知するシリンダ圧力検知部をさらに備え、
前記コントローラは、前記シリンダ圧力を、前記作業機が掘削作業中でないことの判定に用いる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項5】

前記コントローラは、前記作業機械の作業工程の判定に基づいて、前記作業機が掘削作業中でないことを判断する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項6】

前記コントローラは、前記車体に対する前記ブームの角度が所定の角度範囲に含まれる場合に前記バケット内の前記荷を計量するように、前記角度範囲を設定し、
前記自動計量開始条件は、前記ブームの角度が前記角度範囲から外れていることを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項7】

前記自動計量開始条件は、前記ブームを上下操作中でないことを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項8】

前記作業機は、前記ブームを駆動するブームシリンダを含み、
前記作業機械は、前記ブームに対する前記バケットの角度を検知するバケット角度検知部と、前記ブームシリンダのシリンダ圧力を検知するシリンダ圧力検知部と、をさらに備え、
前記自動計量開始条件は、前記ブーム角度検知部、前記バケット角度検知部、前記シリンダ圧力検知部がいずれも故障していないことを含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項9】

車体フレームと、
前記車体フレームに取り付けられた走行輪とをさらに備え、
前記作業機は前記車体フレームの前方に配設されている、請求項１から請求項８のいず
れか１項に記載の作業機械。

【請求項10】

車体と、前記車体に取り付けられバケットと前記バケットを昇降するブームとを含む作業機と、前記車体に対する前記ブームの角度を検知するブーム角度検知部と、前記バケット内の荷の計量を開始する計量開始入力を受け付ける入力受付部と、を備える作業機械の、前記バケット内の前記荷を計量する計量方法であって、
前記入力受付部が前記計量開始入力を受け付けたとき、自動計量開始条件が成立しているか否かを判断するステップと、
前記自動計量開始条件が成立していれば前記作業機の動作を制御して前記バケット内の前記荷を計量するステップと、を備え、
前記自動計量開始条件は、前記作業機が掘削作業中でないことと、前記ブーム角度検知部が故障していないこととを含む、計量方法。

【請求項11】

車体と、前記車体に取り付けられバケットと前記バケットを昇降するブームとを含む作業機と、を有する作業機械と、
前記車体に対する前記ブームの角度を検知するブーム角度検知部と、
前記バケット内の荷の計量を開始する計量開始入力を受け付ける入力受付部と、
前記入力受付部が前記計量開始入力を受け付けたとき、自動計量開始条件が成立しているか否かを判断し、前記自動計量開始条件が成立していれば前記作業機の動作を制御して前記バケット内の前記荷を計量する、コントローラと、を備え、
前記自動計量開始条件は、前記作業機が掘削作業中でないことと、前記ブーム角度検知部が故障していないこととを含む、作業機械を含むシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械、計量方法、および作業機械を含むシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２００１－９９７０１号公報）には、ホイールローダにおいて、積荷積載部に積載された荷の重量を計測する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－９９７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記文献においては、掘削後のブーム上げ操作中に、ブーム角度と、ブームシリンダのヘッド圧およびボトム圧の差圧とから、積荷積載部に積載された荷の重量を計測している。

【0005】

ブーム上げ操作時にはブームシリンダ圧が安定しない場合がある。このため、ブームシリンダ圧に基づいて計測される荷の重量が正確に計測できない場合がある。

【0006】

本開示では、バケット内の荷を精度よく計量できる、作業機械、計量方法、および作業機械を含むシステムが提案される。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のある局面に従うと、作業機と、入力受付部と、コントローラとを備える作業機械が提供される。作業機は、バケットを含んでいる。入力受付部は、バケット内の荷の計量を開始する計量開始入力を受け付ける。コントローラは、入力受付部が計量開始入力を受け付けたとき、作業機が掘削作業中でないことを含む自動計量開始条件が成立しているか否かを判断する。コントローラは、自動計量開始条件が成立していれば、作業機の動作を制御して、バケット内の荷を計量する。

【0008】

本開示のある局面に従うと、バケットを含む作業機と、入力受付部とを備える作業機械の、バケット内の荷を計量する計量方法が提供される。入力受付部は、バケット内の荷の計量を開始する計量開始入力を受け付ける。計量方法は、以下のステップを備えている。第１のステップは、入力受付部が計量開始入力を受け付けたとき、作業機が掘削作業中でないことを含む自動計量開始条件が成立しているか否かを判断するステップである。第２のステップは、自動計量開始条件が成立していれば、作業機の動作を制御して、バケット内の荷を計量するステップである。

【0009】

本開示のある局面に従うと、作業機械と、入力受付部と、コントローラとを備える、作業機械を含むシステムが提供される。作業機械は、バケットを含む作業機を有している。入力受付部は、バケット内の荷の計量を開始する計量開始入力を受け付ける。コントローラは、入力受付部が計量開始入力を受け付けたとき、作業機が掘削作業中でないことを含む自動計量開始条件が成立しているか否かを判断する。コントローラは、自動計量開始条件が成立していれば、作業機の動作を制御して、バケット内の荷を計量する。

【発明の効果】

【0010】

本開示に従えば、バケット内の荷を精度よく計量することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に基づく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2】実施形態に従うホイールローダを含む全体システムの構成を示す概略ブロック図である。

【図3】第１処理装置内の機能ブロックを示す図である。

【図4】荷重ごとのブーム角度とブーム圧力との関係の一例を示すグラフである。

【図5】あるブーム角度における、ブーム圧力と荷重との関係を示すグラフである。

【図6】ホイールローダの掘削動作の例を示す模式図である。

【図7】ホイールローダの掘削作業の判定方法を示すテーブルである。

【図8】実施形態に基づくバケット内の荷を計量する計量方法を示すフロー図である。

【図9】自動計量開始条件が成立しているか否かを判断する処理の流れを示すフロー図である。

【図10】自動計量を実行する処理の流れを示すフロー図である。

【図11】強制終了条件が成立しているか否かを判断する処理の流れを示すフロー図である。

【図12】ホイールローダを含むシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態について図に基づいて説明する。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は繰り返さない。

【0013】

＜全体構成＞
実施形態においては、作業機械の一例としてホイールローダ１について説明する。図１は、実施形態に基づく作業機械の一例としてのホイールローダ１の側面図である。

【0014】

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とを備えている。車体フレーム２、キャブ５などからホイールローダ１の車体（作業機械本体）が構成されている。ホイールローダ１の車体には、作業機３および走行装置４が取り付けられている。

【0015】

走行装置４は、ホイールローダ１の車体を走行させるものであり、走行輪４ａ、４ｂを含んでいる。ホイールローダ１は、車体の左右方向の両側に走行用回転体として走行輪４ａ、４ｂを備える装輪車両である。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り、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。

【0016】

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、平坦な地面上にあるホイールローダ１を平面視したときに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。

【0017】

車体フレーム２は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとを含んでいる。前フレーム２ａと後フレーム２ｂとにより、アーティキュレート構造の車体フレーム２が構成されている。

【0018】

前フレーム２ａには、作業機３および左右一対の走行輪（前輪）４ａが取り付けられている。作業機３は、車体の前方に配設されており、ホイールローダ１の車体によって支持されている。作業機３は、作業機ポンプ２５（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機ポンプ２５は、エンジン２０により駆動され、吐出する作動油によって作業機３を作動させる油圧ポンプである。作業機３は、ブーム１４と、作業具であるバケット６とを含んでいる。バケット６は、作業機３の先端に配置されている。

【0019】

ブーム１４の基端部は、ブームピン９によって前フレーム２ａに回転自在に取付けられている。バケット６は、ブーム１４の先端に位置するバケットピン１７によって、回転自在にブーム１４に取付けられている。

【0020】

前フレーム２ａとブーム１４とは、一対のブームシリンダ１６により連結されている。ブームシリンダ１６は、油圧シリンダである。ブームシリンダ１６の基端は、前フレーム２ａに取り付けられている。ブームシリンダ１６の先端は、ブーム１４に取り付けられている。ブームシリンダ１６が作業機ポンプ２５（図２参照）からの作動油によって伸縮することによって、ブーム１４が昇降する。ブームシリンダ１６は、ブーム１４を、ブームピン９を中心として上下に回転駆動する。ブーム１４の昇降に伴って、ブーム１４の先端に取り付けられたバケット６も昇降する。

【0021】

作業機３は、バケットシリンダ１９をさらに含んでいる。バケットシリンダ１９は、油圧シリンダであり、作業具であるバケット６を駆動する作業具シリンダである。バケットシリンダ１９が作業機ポンプ２５（図２参照）からの作動油によって伸縮することによって、バケット６が上下に回動する。バケットシリンダ１９は、バケット６を、バケットピン１７を中心として回転駆動する。

【0022】

後フレーム２ｂには、キャブ５および左右一対の走行輪（後輪）４ｂが取り付けられている。キャブ５は、ブーム１４の後方に配置されている。キャブ５は、車体フレーム２上に載置されている。キャブ５内には、オペレータが着座するシートおよび後述する操作装置４９などが配置されている。

【0023】

図２は、実施形態に従うホイールローダ１を含む全体システムの構成を示す概略ブロック図である。

【0024】

ホイールローダ１は、エンジン２０、動力取り出し部２２、動力伝達機構２３、シリンダ駆動部２４、第一角度検出器２９、第二角度検出器４８、および第１処理装置３０（コントローラ）を備えている。

【0025】

エンジン２０は、たとえばディーゼルエンジンである。エンジン２０は、エンジンフード７（図１）に覆われた収納空間内に収納されている。エンジン２０の出力は、エンジン２０のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。エンジン２０には、回転センサ３２が設けられている。回転センサ３２は、エンジン２０内部の回転軸の回転数を検出する。回転センサ３２は、回転数を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

【0026】

動力取り出し部２２は、エンジン２０の出力を、動力伝達機構２３とシリンダ駆動部２４とに振り分ける装置である。動力伝達機構２３は、エンジン２０からの駆動力を前輪４ａおよび後輪４ｂに伝達する機構であり、たとえばトランスミッションである。ホイールローダ１においては、前フレーム２ａに取り付けられた前輪４ａと、後フレーム２ｂに取り付けられた後輪４ｂとの両方が、駆動力を受けてホイールローダ１を走行させる駆動輪を構成している。動力伝達機構２３は、入力軸２１の回転を変速して出力軸２３ａに出力する。

【0027】

シリンダ駆動部２４は、作業機ポンプ２５および制御弁２６を有している。エンジン２０の出力は、動力取り出し部２２を介して、作業機ポンプ２５に伝達される。作業機ポンプ２５から吐出された作動油は、制御弁２６を介して、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９に供給される。

【0028】

ブームシリンダ１６には、ブームシリンダ１６の油室内の油圧（シリンダ圧力）を検出するための第一油圧検出器２８ａ、２８ｂが取り付けられている。ホイールローダ１は、第一油圧検出器２８ａ、２８ｂを含んでいる。第一油圧検出器２８ａ、２８ｂは、ブームシリンダ１６のシリンダ圧力を検知する、実施形態のシリンダ圧力検知部に相当する。第一油圧検出器２８ａ、２８ｂは、たとえばヘッド圧検出用の圧力センサ２８ａと、ボトム圧検出用の圧力センサ２８ｂとを有している。

【0029】

圧力センサ２８ａは、ブームシリンダ１６のヘッド側（ブームシリンダ１６のピストンロッドが出ている側）に取り付けられている。圧力センサ２８ａは、ブームシリンダ１６のシリンダヘッド側油室内の作動油の圧力（ヘッド圧）を検出することができる。圧力センサ２８ａは、ブームシリンダ１６のヘッド圧を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

【0030】

圧力センサ２８ｂは、ブームシリンダ１６のボトム側（ブームシリンダ１６のピストンロッドが出ていない側）に取り付けられている。圧力センサ２８ｂは、ブームシリンダ１６のシリンダボトム側油室内の作動油の圧力（ボトム圧）を検出することができる。圧力センサ２８ｂは、ブームシリンダ１６のボトム圧を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

【0031】

第一角度検出器２９は、たとえば、ブームピン９に取り付けられたポテンショメータである。第一角度検出器２９は、ブーム１４の持ち上がり角度を表すブーム角度を検出する。第一角度検出器２９は、ブーム角度を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

【0032】

具体的には、図１に示すように、ブーム基準線Ａは、ブームピン９の中心とバケットピン１７の中心とを通る直線である。ブーム角度θ１は、ホイールローダ１を水平な地面に載置した状態においてブームピン９の中心から水平に前方に延びる水平線Ｈと、ブーム基準線Ａとの成す角度である。ブーム基準線Ａが水平線Ｈと一致する場合をブーム角度θ１＝０°と定義する。ブーム基準線Ａが水平線Ｈよりも上方にある場合にブーム角度θ１を正とする。ブーム基準線Ａが水平線Ｈよりも下方にある場合にブーム角度θ１を負とする。

【0033】

第一角度検出器２９は、ブームシリンダ１６に配置されたストロークセンサであってもよい。第一角度検出器２９は、ホイールローダ１の車体に対するブーム１４の角度を表すブーム角度θ１を検知する、実施形態のブーム角度検知部に相当する。

【0034】

第二角度検出器４８は、たとえばポテンショメータである。第二角度検出器４８は、ブーム１４に対するバケット６の角度を表すバケット角度を検出する。第二角度検出器４８は、バケット角度を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。第二角度検出器４８は、近接スイッチであってもよい。または第二角度検出器４８は、バケットシリンダ１９に配置されたストロークセンサであってもよい。

【0035】

図２に示されるように、ホイールローダ１は、キャブ５内に、操作装置４９を備えている。操作装置４９は、オペレータによって操作される操作部材４９ａと、操作部材４９ａの位置を検出して検出結果を第１処理装置３０に出力する検出センサ４９ｂとを含んでいる。操作装置４９は、車両の前進および後進の切り換え、エンジン２０の目標回転速度の設定、ホイールローダ１の減速力の操作、ブーム１４の上げ動作および下げ動作、動力伝達機構２３における入力軸２１から出力軸２３ａへの変速の制御、バケット６のチルト動作およびダンプ動作、前フレーム２ａの後フレーム２ｂに対する屈曲（アーティキュレート）などを指示するために、オペレータによって操作される。

【0036】

ホイールローダ１は、計量開始スイッチ４５を備えている。計量開始スイッチ４５は、オペレータによって操作される。計量開始スイッチ４５は、たとえばキャブ５内に配置されている。計量開始スイッチ４５は、オペレータによって操作されたとき、その操作の内容を示す信号を第１処理装置３０に出力する。

【0037】

第１処理装置３０がバケット６内の荷を計量する処理を実行していないときに計量開始スイッチ４５が操作され、計量開始スイッチ４５から第１処理装置３０へ計量開始スイッチ４５が操作されたことを示す信号が出力されることで、第１処理装置３０は、自動計量を開始する操作がされたことを認識する。第１処理装置３０がバケット６内の荷を計量する処理を実行している間に計量開始スイッチ４５が操作され、計量開始スイッチ４５から第１処理装置３０へ計量開始スイッチ４５が操作されたことを示す信号が出力されることで、第１処理装置３０は、自動計量を強制終了する操作がされたことを認識する。

【0038】

計量開始スイッチ４５は、バケット６内の荷の計量を開始する計量開始入力を受け付ける、実施形態の入力受付部に相当する。計量開始スイッチ４５は、たとえば押釦スイッチ、トグルスイッチまたはロータリースイッチなどの、任意の種類のスイッチであってもよい。入力受付部は、スイッチに限られず、計量を開始する指示をオペレータが入力可能な任意の構成であってもよい。たとえば入力受付部は、タッチパネルによって構成されてもよい。

【0039】

第１処理装置３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置を含むマイクロコンピュータで構成されている。第１処理装置３０は、エンジン２０、作業機３（ブームシリンダ１６、バケットシリンダ１９など）、動力伝達機構２３、表示部４０などの動作を制御する、ホイールローダ１のコントローラの機能の一部として実現されてもよい。

【0040】

第１処理装置３０には、第一角度検出器２９によって検出されるブーム角度θ１の信号と、第二角度検出器４８によって検出されるバケット角度の信号と、圧力センサ２８ａによって検出されるブームシリンダ１６のヘッド圧の信号と、圧力センサ２８ｂによって検出されるブームシリンダ１６のボトム圧の信号と、計量開始スイッチ４５からの計量開始スイッチ４５が操作されたことを示す信号と、が主に入力される。

【0041】

第１処理装置３０は、記憶部３０ｊを有している。記憶部３０ｊは、ホイールローダ１の各種の動作を制御するためのプログラムを格納する。第１処理装置３０は、記憶部３０ｊに格納されているプログラムに基づいて、ホイールローダ１の動作を制御するための各種処理を実行する。記憶部３０ｊは、不揮発性のメモリであり、必要なデータを記憶する領域として設けられている。

【0042】

ホイールローダ１は、表示部４０を備えている。表示部４０は、キャブ５に配置された、オペレータが視認するモニタである。表示部４０は、情報を表示する。表示部４０はたとえば、第１処理装置３０によって算出されたバケット６内の荷の重量に関する情報を表示する。

【0043】

＜第１処理装置３０内の機能ブロック＞
図２に示される第１処理装置３０は、ブーム圧力、すなわち、圧力センサ２８ａにより検出されたヘッド圧と圧力センサ２８ｂにより検出されたボトム圧との差圧を算出する機能を有する。第１処理装置３０は、ブーム圧力およびブーム角度θ１に基づいて、バケット６内の荷の重量を算出する機能を有する。以下、上記機能を有する第１処理装置３０の機能ブロックについて説明する。

【0044】

図３は、第１処理装置３０内の機能ブロックを示す図である。図３に示されるように、第１処理装置３０は、圧力取得部３０ａと、角度取得部３０ｂと、荷重算出部３０ｃと、荷重出力部３０ｆと、記憶部３０ｊとを主に有している。

【0045】

圧力取得部３０ａは、圧力センサ２８ａから、ブームシリンダ１６のヘッド圧を示す検出信号の出力を受ける。圧力取得部３０ａは、圧力センサ２８ｂから、ブームシリンダ１６のボトム圧を示す検出信号の出力を受ける。圧力取得部３０ａは、ブームシリンダ１６のヘッド圧とボトム圧との差圧（ブーム圧力）を算出する。圧力取得部３０ａは、その算出したブーム圧力の信号を、荷重算出部３０ｃへ出力する。

【0046】

角度取得部３０ｂは、第一角度検出器２９から、ブーム角度θ１を示す検出信号の出力を受ける。角度取得部３０ｂは、取得したブーム角度θ１を示す信号を、荷重算出部３０ｃへ出力する。

【0047】

荷重算出部３０ｃは、角度取得部３０ｂから出力されたブーム角度θ１を示す信号と、圧力取得部３０ａから出力されたブーム圧力を示す信号とに基づいて、バケット６内の荷重を算出する。荷重算出部３０ｃにおける荷重の算出方法は、図４および図５を用いて後に詳細に説明する。荷重算出部３０ｃにおいて算出されたバケット６内の荷重を示す信号は、記憶部３０ｊおよび荷重出力部３０ｆへ出力される。

【0048】

記憶部３０ｊは、荷重算出部３０ｃから出力された荷重を記憶する。荷重出力部３０ｆは、荷重算出部３０ｃから出力されたまたは記憶部３０ｊから読み出した荷重を、表示部４０に出力する。表示部４０は、荷重を画面などに表示する。

【0049】

＜荷重の算出方法＞
次に、荷重の算出方法の一例について説明する。

【0050】

図４は、荷重ごとのブーム角度θ１とブーム圧力Ｐτとの関係の一例を示すグラフである。図４のグラフにおける横軸はブーム角度θ１、縦軸はブーム圧力Ｐτである。図４において、カーブＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、バケット６が空、１／２積載、満杯積載の場合を示している。予め計測された２個以上の荷重におけるブーム角度θ１とブーム圧力Ｐτとの関係のグラフに基づき、図４に示すように、ブーム角度θ１ごとの荷重とブーム圧力Ｐτとの関係のグラフを求めることができる。

【0051】

ある時刻におけるブーム角度θ１とブーム圧力Ｐτとが判明すると、その時刻での荷重を求めることができる。たとえば、図４に示されるように、ある時刻ｍｋにおいてブーム角度θ１＝θｋ、ブーム圧力Ｐτ＝Ｐτｋであったとすると、図５からその時刻ｍｋにおける荷重ＷＮを求めることが可能となる。図５は、ブーム角度θ１＝θｋにおける、ブーム圧力Ｐτと荷重Ｗとの関係を示すグラフである。図５のグラフにおける横軸はブーム圧力Ｐτ、縦軸は荷重Ｗである。

【0052】

図４に示されるように、ＰτＡとは、ブーム角度θ１＝θｋにおける、バケット６が空の場合のブーム圧力である。ＰτＣとは、ブーム角度θ１＝θｋにおける、バケット６が満杯積載の場合のブーム圧力である。図５に示されるＷＡとは、ブーム角度θ１＝θｋにおける、バケット６が空の場合の荷重である。またＷＣとは、ブーム角度θ１＝θｋにおける、バケット６が満杯積載の場合の荷重である。

【0053】

図５に示されるように、ＰτｋがＰτＡとＰτＣとの間に位置する場合、線形補間を行うことにより、時刻ｍｋにおける荷重ＷＮを決定することができる。または、このような関係を予め記憶した数値テーブルに基づいて、荷重ＷＮを求めることも可能である。

【0054】

バケット６内の荷重の算出方法は、図４，５に示される例に限られない。ブーム圧力およびブーム角度θ１に加えて、またはこれらに代えて、バケットシリンダ１９のヘッド圧とボトム圧との差圧、バケット角度、作業機３の寸法などを、バケット６内の荷重を算出するためのパラメータとして考慮することができる。これらのパラメータを考慮してバケット６内の荷重を算出することにより、より精度の高い荷重の算出が可能になる。

【0055】

＜掘削動作＞
実施形態のホイールローダ１は、土砂などの掘削対象物１００をバケット６に掬い取る掘削動作と、バケット６内の荷Ｌ（掘削対象物１００）をダンプトラックの荷台（被積込み対象）などの運搬機械に積み込む積込動作とを実行する。ホイールローダ１は、掘削動作と積込動作とを繰り返して、掘削対象物１００を掘削し、ダンプトラックなどの運搬機械に掘削対象物１００を積み込んでいる。図６は、実施形態に基づくホイールローダ１の掘削動作の例を示す模式図である。

【0056】

図６（Ａ）に示されるように、ホイールローダ１は、掘削対象物１００に向かって前進する。この前進工程において、オペレータは、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９を操作して、作業機３をブーム１４の先端が低い位置にありバケット６の底面が水平を向いた掘削姿勢にして、ホイールローダ１を掘削対象物１００に向けて前進させる。

【0057】

図６（Ｂ）に示されるように、バケット６の刃先６ａ（図１）が掘削対象物１００に食い込むまで、オペレータはホイールローダ１を前進させる。その後オペレータは、ブームシリンダ１６を操作してバケット６を上昇させるとともに、バケットシリンダ１９を操作してバケット６をチルトバックさせる。この掘削工程により、バケット６内に掘削対象物１００が掬い込まれる。そして、図６（Ｃ）に示される、掬込み完了後のバケット６が所定の高さ以上となった状態、たとえばバケット６が上がりきった状態となり、掘削完了となる。

【0058】

図７は、ホイールローダ１の掘削作業の判定方法を示すテーブルである。
図７に示したテーブルにおいて、一番上の「作業工程」の行には、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示した作業工程の名称が示されている。

【0059】

「前後進操作」の行には、ホイールローダ１を前進または後進させるオペレータの操作についての判定条件が丸印で示されている。

【0060】

「作業機操作」の行には、作業機３に対するオペレータの操作についての判定条件が丸印で示されている。より詳細には、「ブーム」の行にはブーム１４に対する操作に関する判定条件が示されており、「バケット」の行にはバケット６に対する操作に関する判定条件が示されている。

【0061】

「作業機シリンダ圧力」の行には、作業機３のシリンダの現在の油圧、たとえばブームシリンダ１６のシリンダボトム室の油圧、についての判定条件が示されている。ここで、油圧に関して、４つの基準値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｐが予め設定され、これら基準値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｐにより複数の圧力範囲（基準値Ｐ未満の範囲、基準値ＡからＣの範囲、基準値ＢからＰの範囲）が定義されている。４つの基準値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｐの大きさは、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｐとなっている。

【0062】

作業工程ごとの「前後進操作」、「ブーム」、「バケット」「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせを用いることにより、第１処理装置３０は、現在行われている工程が掘削作業かどうかが判別可能である。

【0063】

図７に示した制御を行う場合の第１処理装置３０の具体的動作を以下に説明する。
図７に示した各作業工程に対応する「前後進操作」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせが、記憶部３０ｊ（図２、図３）に予め格納されている。第１処理装置３０は、操作装置４９の検出センサ４９ｂからの信号に基づいて、ホイールローダ１の前後進に対する現在の操作の種類（Ｆ、Ｎ、Ｒ）を把握する。第１処理装置３０は、検出センサ４９ｂからの信号に基づいて、ブーム１４に対する現在の操作の種類（下げ、中立または上げ）を把握する。第１処理装置３０は、検出センサ４９ｂからの信号に基づいて、バケット６に対する現在の操作の種類（ダンプ、中立またはチルトバック）を把握する。第１処理装置３０は、図２に示した圧力センサ２８ｂからの信号に基づいて、ブームシリンダ１６のシリンダボトム室の現在の油圧を把握する。

【0064】

第１処理装置３０は、把握された現在の前後進操作種類、ブーム操作種類、バケット操作種類およびリフトシリンダ油圧の組み合わせ（つまり現在の作業状態）を、予め記憶してある各作業工程に対応する「前後進操作」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせと対照する。この対照する処理の結果として、第１処理装置３０は、現在の作業状態に最も良く一致する判定条件の組み合わせが掘削作業かどうかを判定する。

【0065】

図６（Ｂ）に示す掘削工程においては、前後進操作がＦまたはＲ、ブーム操作が中立または上げ、バケット操作が中立またはチルトバック、作業機シリンダ圧力が基準値ＡからＣの範囲である。第１処理装置３０は、現在の作業状態がこの判定条件に対応するのであれば掘削工程であり、作業機３が掘削作業中であると判断する。第１処理装置３０は、現在の作業状態がこの判定条件に対応しなければ、掘削工程ではなく作業機３が掘削作業中でないと判断する。

【0066】

＜バケット６内の荷Ｌの計量フロー＞
本実施形態のホイールローダ１は、バケット６内に積載された荷Ｌの重量を計測するオペレータの操作に基づいて、荷Ｌの計量を自動で実行する。図８は、実施形態に基づくバケット６内の荷を計量する計量方法を示すフロー図である。

【0067】

図８に示されるように、まず、バケット６内の計量を開始する計量開始入力を受け付ける（ステップＳ１）。第１処理装置３０がバケット６内の荷を計量する処理を実行していないときに、オペレータは、計量開始スイッチ４５を操作する。計量開始スイッチ４５から第１処理装置３０へ、計量開始スイッチ４５が操作されたことを示す信号が出力される。この信号の入力を受けることで、第１処理装置３０は、自動計量を開始する操作がされたことを認識する。

【0068】

次に、自動計量開始条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ２）。図９は、自動計量開始条件が成立しているか否かを判断する処理の流れを示すフロー図である。図９を参照して、自動計量開始条件が成立しているか否かの判断について説明する。

【0069】

まず、作業機３が掘削作業中であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判断においては、掘削作業中の判断の一例として、作業工程の判定を使用する。第１処理装置３０は、図７に示されるテーブルを参照して、「前後進操作」、「ブーム」、「バケット」「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせから、現在の工程が掘削工程（図６（Ｂ）も併せて参照）であるか、または他の工程であるか、を判断する。

【0070】

現在の工程が掘削ではなく、作業機３が掘削作業中でないと判断されると（ステップＳ１１においてＮＯ）、次に、作業機３が排土作業中であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の判断においては、第１処理装置３０は、「前後進操作」、「ブーム」、「バケット」「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせから、現在の作業工程が、バケット６内の荷をダンプトラックなどの運搬機械に積み込む排土工程であるか、または他の工程であるか、を判断する。

【0071】

作業機３の排土作業中には、バケット６内の荷Ｌが減少するので、バケット６内の荷重が一定しない。また排土作業が終了すると、バケット６内には、計量の対象となる荷Ｌが存在しないことになる。バケット６内の荷Ｌを精度よく計量するために、自動計量開始条件に、作業機３が排土作業中でないことを含めるようにしている。

【0072】

現在の工程が排土工程ではなく、作業機３が排土作業中でないと判断されると（ステップＳ１２においてＮＯ）、次に、ブーム角度θ１が計量下限角度よりも小さいか否かが判断される（ステップＳ１３）。第１処理装置３０は、バケット６内の荷の計量に適したブーム角度θ１の範囲を、予め設定している。第１処理装置３０は、ブーム角度θ１が所定の角度範囲に含まれる場合にバケット６内の荷を計量するように、当該角度範囲を設定している。この角度範囲は、オペレータが第１処理装置３０に入力して記憶部３０ｊに記憶されてもよく、外部からの通信によって第１処理装置３０に入力されて記憶部３０ｊに記憶されてもよい。

【0073】

角度範囲はたとえば、ブーム角度θ１がマイナス２０°からプラス２０°の範囲であってもよい。この場合、角度範囲の下限値（ステップＳ１３における「計量下限角度」）はマイナス２０°である。角度範囲の上限値（後述するステップＳ３３（図１１）における「計量上限角度」）はプラス２０°である。

【0074】

第１処理装置３０は、第一角度検出器２９から入力されたブーム角度θ１と、記憶部３０ｊに記憶されている計量下限角度とを比較する。そして第１処理装置３０は、ブーム角度θ１が計量下限角度よりも小さいか否かを判断する。

【0075】

ブーム角度θ１が計量下限角度よりも小さく、ホイールローダ１の車体に対するブーム１４の角度が計量に適した角度範囲から外れていると判断されると（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、次に、ブーム１４が上げ操作または下げ操作されているか否かが判断される（ステップＳ１４）。第１処理装置３０は、操作装置４９の検出センサ４９ｂから、ブーム１４の上げ動作または下げ動作を指示するように操作部材４９ａが操作されていることを示す信号が入力されているか否かを判断する。

【0076】

検出センサ４９ｂからブーム１４の上げ動作または下げ動作の指示を示す信号が入力されておらず、ブーム１４を上下操作中でないと判断されると（ステップＳ１４においてＮＯ）、次に、センサが故障しているか否かが判断される（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の処理において故障の有無を判断されるセンサは、具体的には、ブーム角度θ１を検知する第一角度検出器２９、バケット角度を検知する第二角度検出器４８、および、ブームシリンダ１６のシリンダ圧力を検知する圧力センサ２８ａ，２８ｂである。第１処理装置３０は、これらのセンサからの信号の入力が無いか、またはこれらのセンサから入力される信号が通常の範囲から外れる異常値を示している場合に、センサが故障していると判断する。

【0077】

いずれのセンサも故障していないと判断されると（ステップＳ１５においてＮＯ）、ステップＳ１６に進み、自動計量開始条件が成立していると設定される。

【0078】

ステップＳ１１で作業機３が掘削作業中であると判断された場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、ステップＳ１２で作業機３が排土作業中であると判断された場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、ステップＳ１３でブーム角度θ１が計量下限角度以上であると判断された場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、ステップＳ１４でブーム１４を上下操作中であると判断された場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、または、ステップＳ１５でいずれかのセンサが故障していると判断された場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、ステップＳ１７に進み、自動計量開始条件が成立していないと設定される。

【0079】

そして、自動計量開始条件が成立しているか否かを判断する処理を終了する（図９の「エンド」）。

【0080】

図８に戻って、ステップＳ２の判断において、自動計量開始条件が成立していると判断されると（ステップＳ２においてＹＥＳ）、次に、自動計量が実行される（ステップＳ３）。図１０は、自動計量を実行する処理の流れを示すフロー図である。図１０を参照して、自動計量について説明する。

【0081】

自動計量を開始する時点では、ステップＳ１３で判断された通り、ブーム角度θ１は計量下限角度よりも小さく、作業機３は地面に近い位置にある。そこでまず、ブーム１４を上昇させる処理が行なわれる（ステップＳ２１）。第１処理装置３０は、制御弁２６に制御信号を出力して、ブームシリンダ１６に供給される作動油の流量および方向を制御することにより、ブームシリンダ１６を伸長させる。ブーム１４がブームピン９を中心として回転し、ブーム１４およびブーム１４の先端に取り付けられたバケット６が上昇する。ブーム１４の上昇に伴って、ブーム角度θ１の絶対値が次第に小さくなる。

【0082】

次に、ブーム角度θ１が計量下限角度以上であるか否かが判断される（ステップＳ２２）。ブーム角度θ１が計量下限角度以上になるまで、ステップＳ２２の判断が繰り返され、その間、ブーム１４は上昇を続ける。

【0083】

ブーム角度θ１が計量下限角度以上であると判断されると（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、次に、ブーム圧力Ｐτが取得される（ステップＳ２３）。圧力取得部３０ａは、圧力センサ２８ａから、ブームシリンダ１６のヘッド圧を示す検出信号の出力を受ける。圧力取得部３０ａは、圧力センサ２８ｂから、ブームシリンダ１６のボトム圧を示す検出信号の出力を受ける。圧力取得部３０ａは、ブームシリンダ１６のヘッド圧とボトム圧との差圧（ブーム圧力Ｐτ）を算出する。圧力取得部３０ａは、その算出したブーム圧力Ｐτの信号を、荷重算出部３０ｃへ出力する。

【0084】

次に、ブーム角度θ１が取得される（ステップＳ２４）。角度取得部３０ｂは、第一角度検出器２９から、ブーム角度θ１を示す検出信号の出力を受ける。角度取得部３０ｂは、取得したブーム角度θ１を示す信号を、荷重算出部３０ｃへ出力する。

【0085】

次に、荷重が算出される（ステップＳ２５）。図４を参照して、荷重算出部３０ｃは、角度取得部３０ｂから出力されたブーム角度θ１における、バケット６が空の場合、バケット６が満杯積載の場合、およびバケット６が１／２積載の場合のブーム圧力Ｐτを求める。図５を参照して、荷重算出部３０ｃは、バケット６が空の場合の荷重ＷＡ、バケット６が満杯積載の場合の荷重ＷＣ、およびバケット６が１／２積載の場合の荷重を、適宜線形補間することにより、圧力取得部３０ａから出力されたブーム圧力Ｐτに対応するバケット６内の荷重Ｗを算出する。荷重算出部３０ｃは、算出した荷重Ｗを、記憶部３０ｊへ出力する。記憶部３０ｊは、算出された荷重Ｗを記憶する。

【0086】

このようにして、ステップＳ３における自動計量に係る一連の処理が終了する（図１０の「エンド」）。

【0087】

図８に戻って、次に、自動計量の強制終了条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ４）。図１１は、強制終了条件が成立しているか否かを判断する処理の流れを示すフロー図である。図１１を参照して、強制終了条件が成立しているか否かの判断について説明する。

【0088】

まず、作業機３が掘削作業中であるか否かが判断される（ステップＳ３１）。このステップＳ３１では、ステップＳ１１（図９）と同じ判断が行われる。

【0089】

作業機３が掘削作業中でないと判断されると（ステップＳ３１においてＮＯ）、次に、作業機３が排土作業中であるか否かが判断される（ステップＳ３２）。このステップＳ３２では、ステップＳ１２（図９）と同じ判断が行われる。

【0090】

作業機３が排土作業中でないと判断されると（ステップＳ３２においてＮＯ）、次に、ブーム角度θ１が計量上限角度よりも大きいか否かが判断される（ステップＳ３３）。第１処理装置３０は、第一角度検出器２９から入力されたブーム角度θ１と、記憶部３０ｊに記憶されている計量上限角度とを比較する。そして第１処理装置３０は、ブーム角度θ１が計量上限角度よりも大きいか否かを判断する。

【0091】

ブーム角度θ１が計量上限角度よりも大きくない、すなわちブーム角度θ１が計量上限角度以下であると判断されると（ステップＳ３３においてＮＯ）、次に、他の制御によってブーム１４を動作させる指令がされているか否かが判断される（ステップＳ３４）。第１処理装置３０は、図３には図示されていない他の機能ブロックにおける処理によって、ブーム１４を上昇または下降させるためにブームシリンダ１６のシリンダ長を変更させる制御信号が制御弁２６に出力されているか否かを判断する。

【0092】

第１処理装置３０内の制御処理によってブーム１４を上下動させる指令がされているか否かの判断に加えて、オペレータによる操作装置４９の操作でブーム１４が上げ操作または下げ操作されているか否かが判断されてもよい。

【0093】

加えて、第１処理装置３０は、図３には図示されていない他の機能ブロックにおける処理によって、ブーム１４を停止させる制御信号が制御弁２６に出力されているか否かを判断してもよい。精度の高い計量を行うためにはブーム１４の上下移動中に計量するのが好ましく、ブーム１４を停止させた状態では計量の精度を確保できない可能性があるためである。

【0094】

ブーム１４を動作させる指令がされていないと判断されると（ステップＳ３４においてＮＯ）、次に、センサが故障しているか否かが判断される（ステップＳ３５）。このステップＳ３５では、ステップＳ１５（図９）と同じ判断が行われる。

【0095】

いずれのセンサも故障していないと判断されると（ステップＳ３５においてＮＯ）、次に、自動計量を強制終了する操作がされたか否かが判断される（ステップＳ３６）。自動計量の実行中に、オペレータが計量開始スイッチ４５を操作し、計量開始スイッチ４５から第１処理装置３０へスイッチ操作がされたことを示す信号が出力されると、第１処理装置３０は、自動計量を強制終了する操作がされたことを認識する。

【0096】

計量開始スイッチ４５とは別に、オペレータによって操作される強制終了スイッチがキャブ５内に設けられてもよい。この場合、第１処理装置３０は、オペレータが強制終了スイッチを操作したことを示す信号の入力を受けることで、自動計量を強制終了する操作がされたことを認識してもよい。

【0097】

自動計量を強制終了する操作がされていないと判断されると（ステップＳ３６においてＮＯ）、ステップＳ３７に進み、強制終了条件が成立していないと設定される。

【0098】

ステップＳ３１で作業機３が掘削作業中であると判断された場合（ステップＳ３１においてＹＥＳ）、ステップＳ３２で作業機３が排土作業中であると判断された場合（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、ステップＳ３３でブーム角度θ１が計量上限角度よりも大きいと判断された場合（ステップＳ３３においてＹＥＳ）、ステップＳ３４でブーム１４を上下動させる指令がされていると判断された場合（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、ステップＳ３５でいずれかのセンサが故障していると判断された場合（ステップＳ３５においてＹＥＳ）、または、自動計量を強制終了する操作がされたと判断された場合（ステップＳ３６においてＹＥＳ）、ステップＳ３８に進み、強制終了条件が成立していると設定される。

【0099】

そして、強制終了条件が成立しているか否かを判断する処理を終了する（図１１の「エンド」）。

【0100】

図８に戻って、ステップＳ４の判断において、強制終了条件が成立していないと判断されると（ステップＳ４においてＮＯ）、自動計量は強制終了されず、自動計量が続行されることになる。この場合は次に、計量を終了する条件が満たされたか否かが判断される（ステップＳ５）。

【0101】

図８に示されるように、計量を終了する条件が満たされていないと判断されると（ステップＳ５においてＮＯ）、ステップＳ３の自動計量する処理と、ステップＳ４の強制終了条件が成立しているかの判断とが繰り返されることになる。ステップＳ２５（図１０）の荷重を算出する処理が繰り返し所定回数行われていれば、この所定回数の荷重の算出をもって計量を終了する条件が満たされたと判断することができる。荷重の算出を繰り返す回数は、予め記憶部３０ｊに記憶されている。

【0102】

短時間でバケット６内の荷Ｌの計量を完了できれば、ホイールローダ１による掘削積込動作の生産性を高めることができるので好ましい。荷重を所定回数分算出しなくても十分な精度の荷重が取得できたと判断された場合に、ステップＳ５の判断で計量を終了する条件が満たされたと判断してもよい。たとえば、第１回目に算出された荷重と第２回目に算出された荷重とが、一致するか、厳密に一致はしないが十分に差が小さい場合には、２回分の荷重の算出をもって十分な精度の荷重が取得できたと判断して、計量を終了する条件が満たされたと判断してもよい。またたとえば、１回のみの荷重で荷Ｌの重量を確定させて計量を終了する条件が満たされたと判断してもよい。

【0103】

ステップＳ５の判断において、計量を終了する条件が満たされたと判断されると、バケット６内の荷の計量を終了して、バケット６内の荷重を確定する。たとえば、記憶部３０ｊに記憶されている複数回の荷重の算出結果の平均値を、バケット６内の荷重として確定してもよい。またたとえば、ステップＳ５で計量を終了する条件が満たされたと判断される直前のステップＳ３において算出された荷重を、バケット６内の荷重として確定してもよい。

【0104】

次に、ブーム１４を停止させる処理が行われる（ステップＳ６）。第１処理装置３０は、制御弁２６に制御信号を出力して、ブームシリンダ１６に供給される作動油の流量および方向の変動を停止する制御を行うことにより、ブームシリンダ１６を停止させる。これにより、ブーム１４がブームピン９を中心として回転しなくなり、ブーム１４およびブーム１４の先端に取り付けられたバケット６が停止する。

【0105】

続いてステップＳ７に進み、荷重が表示される。荷重出力部３０ｆは、確定されたバケット６内の荷重を、表示部４０に出力する。表示部４０は、荷重を画面などに表示する。

【0106】

ステップＳ２の判断において自動計量開始条件が成立していない（ステップＳ２においてＮＯ）、すなわち、図９のステップＳ１７の自動計量開始条件不成立の設定がなされた場合には、自動計量は実行されず、そのまま処理を終了する。ステップＳ４の判断において強制終了条件が成立している（ステップＳ４においてＹＥＳ）、すなわち、図１１のステップＳ３８の強制終了条件成立の設定がなされた場合には、その時点で自動計量を強制終了する。

【0107】

このようにして、バケット６内に積載された荷Ｌの重量を計測し、計測した荷Ｌの重量を出力（表示部４０に表示）する一連の処理が終了する（図８の「エンド」）。

【0108】

＜作用および効果＞
上述した実施形態に係る作業機械の特徴的な構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下の通りである。なお、実施形態の構成に参照符号を付すが、これは一例である。

【0109】

図２に示されるように、ホイールローダ１は、計量開始スイッチ４５と、第１処理装置３０（コントローラ）とを備えている。計量開始スイッチ４５は、バケット６内の荷Ｌの計量を開始する計量開始入力を受け付ける。図８に示されるように、計量開始入力を受け付けたとき、第１処理装置３０は、自動計量開始条件が成立しているか否かを判断する。図９に示されるように、自動計量開始条件は、作業機３が掘削作業中でないことを含む。図８，１０に示されるように、自動計量開始条件が成立していれば、第１処理装置３０は、作業機３の動作を制御して、具体的にはブーム１４を上昇させて、バケット６内の荷Ｌを計量する。

【0110】

バケット６内の荷重は、図４，５に示されるように、圧力センサ２８ａ，２８ｂによって検出されるシリンダ圧力と第一角度検出器２９によって検出されるブーム角度θ１とに基づいて、算出される。作業機３の掘削作業中には、シリンダ圧力の変動が大きく、バケット６内の荷Ｌを精度よく計量することが困難である。そのため、自動計量開始条件に、作業機３が掘削作業中でないことを含めるようにしている。これにより、シリンダ圧力の変動を抑えた条件で計量できるので、バケット６内の荷Ｌを精度よく計量することができる。

【0111】

バケット６内の荷を計量するときには、計量の精度を確保する目的で、ブーム１４を上昇させながら計量が行われる。ブーム１４の上げ動作が、オペレータの操作によらず、第１処理装置３０によって制御される。所定の動作パターンに沿ってブーム１４が動作することで、毎回の計量の際のブーム１４の動作が一定とされている。ブーム１４の動作の再現性が高くなり、オペレータの手動操作で生じるブーム１４の動作のバラツキが低減されている。バケット６内の荷Ｌを計量するときのブーム角度θ１の推移の一定性が向上されているので、計量の精度を向上することができる。第１処理装置３０がブーム１４を上げ動作させる動作パターン、たとえばブーム１４の上昇速度などを、計量に適した設定とすることで、計量の精度をより向上することができる。

【0112】

図８に示されるように、第１処理装置３０は、バケット６内の荷Ｌの計量終了の条件が満たされた場合に、バケット６内の荷Ｌの計量を終了して、バケット６内の荷重を確定する。計量終了の条件が満たされると直ちに計量を終了して荷重を確定する構成とされており、計量終了の条件が満たされた後にも計量が継続されることが回避されている。したがって、計量に要する時間を短縮することができる。

【0113】

図８に示されるように、第１処理装置３０は、バケット６内の荷Ｌの計量終了の条件が満たされた場合に、作業機３の動作を停止する。オペレータの手動操作でブーム１４を上昇させながら計量する場合、計量終了を認識したオペレータがブーム１４を停止させる操作をすることになるため、計量が終了してからブーム１４を停止するまでにタイムラグが生じ、計量に要する時間が長くなる。計量時のブーム１４の上げ動作が第１処理装置３０によって制御され、ブーム１４の停止も第１処理装置３０によって制御される構成であるので、計量終了後直ちにブーム１４を停止することが可能である。したがって、計量に要する時間を短縮することができる。

【0114】

図７に示されるように、第１処理装置３０は、ブームシリンダ１６のシリンダ圧力を、作業機３が掘削作業中でないことの判定に用いる。このようにすれば、作業機３が掘削作業中であるか否かを、正確に判定することができる。図７に示されるように、第１処理装置３０は、作業機３が掘削作業中でないことの判定に、操作装置４９の検出センサ４９ｂから出力される、ホイールローダ１の前後進操作および作業機３（ブーム１４、バケット６）の操作の検出信号をさらに用いることができる。これにより第１処理装置３０は、作業機３が掘削作業中であるか否かをより正確に判定することができる。

【0115】

第１処理装置３０は、ブーム角度θ１およびバケット角度を、作業機３が掘削作業中でないことの判定に用いることができる。リアルタイムに検出された作業機３の姿勢に基づいて、第１処理装置３０は、作業機３が掘削作業中でないことの判定をより正確に行うことができる。

【0116】

さらに第１処理装置３０は、ホイールローダ１（走行装置４）の牽引力を、作業機３が掘削作業中でないことの判定に用いることができる。牽引力を算出して、エンジン２０の出力をホイールローダ１の前進走行に用いているのかバケット６内の荷Ｌを保持するために用いているのかを区別することで、第１処理装置３０は、作業機３が掘削作業中でないことの判定をより正確に行うことができる。ホイールローダ１の牽引力は、回転センサ３２（図２）によって検出されるエンジン２０の回転軸の回転数、作業機ポンプ２５（図２）の斜板の角度および吐出圧力、ならびに、操作装置４９によって検出されるアクセル操作量などに基づいて、算出することができる。

【0117】

図７に示されるように、第１処理装置３０は、ホイールローダ１の作業工程の判定に基づいて、作業機３が掘削作業中でないことを判断する。ホイールローダ１の現在の作業状態に基づく作業工程の判定に基づいた判断をすることにより、第１処理装置３０は、掘削作業中でないことを精度よく判断することができる。

【0118】

図９に示されるように、自動計量開始条件は、ブーム角度θ１が計量に適した所定の角度範囲から外れていることを含む。ブーム角度θ１が所定の角度範囲から外れた位置にあるブーム１４を、当該角度範囲へ向けて移動させ、図１０に示されるようにブーム角度θ１が所定の角度範囲に入ったときに計量を開始することで、バケット６内の荷Ｌを精度よく計量することができる。

【0119】

図９に示されるように、自動計量開始条件は、ブーム１４を上下操作中でないことを含む。オペレータがブーム１４を操作しているときには自動計量のためのブーム１４の動作を介入させず、オペレータの操作が優先されるようにしている。これにより、オペレータが、自らの手動操作に従ってブーム１４が動作しないことで不快感を感じることが、抑制されている。

【0120】

図９に示されるように、自動計量開始条件は、第一角度検出器２９、第二角度検出器４８および第一油圧検出器２８ａ、２８ｂが、いずれも故障していないことを含む。これらのセンサのいずれかが故障していると、バケット６内の荷重を精度よく算出することができない。そのため、自動計量開始条件に、センサが故障していないことを含めるようにしている。これにより、バケット６内の荷Ｌを精度よく計量することができる。

【0121】

車体フレーム２と、車体フレーム２に取り付けられた走行輪（前輪４ａ、後輪４ｂ）とを備え、作業機３は車体フレーム２の前方に配設されているホイールローダ１に、上述した計量方法を適用することで、ホイールローダ１のバケット６内の荷Ｌを精度よく計量することができる。

【0122】

これまでの実施形態の説明では、自動計量を実行するときのブーム１４の動作が、ブーム１４の上げ動作である例について説明した。自動計量を実行するとき、ブーム１４は、上げ動作に限らず、下げ動作を行なってもよい。ブーム１４の下げ動作中に計量する場合には、ステップＳ１３（図９）ではブーム角度θ１が計量上限角度よりも大きいか否かが判断され、ステップＳ２２（図１０）ではブーム角度θ１が計量上限角度以下であるか否かが判断され、ステップＳ３３（図１１）ではブーム角度θ１が計量下限角度より小さいか否かが判断される。このようにすれば、ブーム角度θ１が計量に適した角度範囲にあるときにバケット６内の荷Ｌを精度よく計量できる効果を、同様に得ることができる。

【0123】

実施形態では、バケット６内の荷Ｌの計量が終了するとブーム１４を自動で停止する例について説明したが、この例に限られるものではない。計量が終了したことを第１処理装置３０がオペレータに通知して、オペレータの手動操作によってブーム１４を停止させる構成としてもよい。

【0124】

実施形態では、ホイールローダ１が第１処理装置３０を備えており、ホイールローダ１に搭載されている第１処理装置３０がバケット６内の荷を計量する制御をする例について説明した。バケット６内の荷を計量する制御をするコントローラは、必ずしもホイールローダ１に搭載されていなくてもよい。

【0125】

図１２は、ホイールローダ１を含むシステムの概略図である。ホイールローダ１に搭載された第１処理装置３０とは別に設けられた外部のコントローラ１３０が、バケット６内の荷を計量する制御をするシステムを構成してもよい。コントローラ１３０は、ホイールローダ１の作業現場に配置されてもよく、ホイールローダ１の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。

【0126】

実施形態では、ホイールローダ１はキャブ５を備えており、オペレータがキャブ５に搭乗する有人車両である例について説明した。ホイールローダ１は、無人車両であってもよい。ホイールローダ１は、オペレータが搭乗してホイールローダ１を操作するためのキャブを備えていなくてもよい。ホイールローダ１は、搭乗したオペレータによる操縦機能を搭載していなくてもよい。ホイールローダ１は、遠隔操縦専用の作業機械であってもよい。ホイールローダ１の操縦は、遠隔操縦装置からの無線信号により行なわれてもよい。

【0127】

今回開示された実施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】

【0128】

１ ホイールローダ、２ 車体フレーム、２ａ 前フレーム、２ｂ 後フレーム、３ 作業機、４ 走行装置、４ａ 前輪、４ｂ 後輪、６ バケット、１４ ブーム、１６ ブームシリンダ、１９ バケットシリンダ、２０ エンジン、２４ シリンダ駆動部、２５ 作業機ポンプ、２６ 制御弁、２８ａ，２８ｂ 第一油圧検出器、２９ 第一角度検出器、３０ 第１処理装置、３０ａ 圧力取得部、３０ｂ 角度取得部、３０ｃ 荷重算出部、３０ｆ 荷重出力部、３０ｊ 記憶部、４０ 表示部、４５ 計量開始スイッチ、４８ 第二角度検出器、４９ 操作装置、１００ 掘削対象物、１３０ コントローラ、Ｌ 荷。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】