特許 7406340 加速度検出装置、作業機械および加速度検出方法

(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】2023-12-19

(45)【発行日】2023-12-27

(54)【発明の名称】加速度検出装置、作業機械および加速度検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01P 21/00 20060101AFI20231220BHJP

   G01P 15/125 20060101ALI20231220BHJP

   G01P 15/12 20060101ALI20231220BHJP

   G01P 15/08 20060101ALI20231220BHJP

   G01P 15/18 20130101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

G01P21/00

G01P15/125 Z

G01P15/12 D

G01P15/08 D

G01P15/18

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019191351

(22)【出願日】2019-10-18

(65)【公開番号】P2021067498

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-09-16

(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】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】倉金 徹

(72)【発明者】

【氏名】田上 健

(72)【発明者】

【氏名】朴 貞華

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００９５４８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－６７５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第８７６２０９１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１４／０２０６４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平８－２９７０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平２－１９７７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ１５／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械的な可動部を有する機械式加速度センサから第１加速度を取得する第１加速度取得部と、
機械的な可動部を有していない非機械式加速度センサから第２加速度を取得する第２加速度取得部と、
前記第２加速度を用いて、前記第１加速度を補正するための補正値を演算する補正値演算部と、
を備える加速度検出装置。

【請求項2】

前記補正値演算部は、前記第１加速度と前記第２加速度の差分を前記補正値として演算する
請求項１に記載の加速度検出装置。

【請求項3】

前記補正値演算部は、静止状態が所定時間継続したか否かを判断し、継続したと判断した場合に、前記補正値を演算する
請求項１または２に記載の加速度検出装置。

【請求項4】

前記補正値演算部は、前記非機械式加速度センサによって検知された傾斜角が規定値以下であるか否かを判断し、前記規定値以下であると判断した場合に、前記補正値を演算する
請求項１から３のいずれか１項に記載の加速度検出装置。

【請求項5】

前記補正値演算部は、温度変化が所定値以下であるか否かを判断し、前記所定値以下であると判断した場合に、前記補正値を演算する
請求項１から４のいずれか１項に記載の加速度検出装置。

【請求項6】

前記補正値演算部は、起動後一定時間が経過したか否かを判断し、経過したと判断した場合に、前記補正値を演算する
請求項１から５のいずれか１項に記載の加速度検出装置。

【請求項7】

請求項１に記載の加速度検出装置を備える作業機械。

【請求項8】

機械的な可動部を有する機械式加速度センサから第１加速度を取得するステップと、
機械的な可動部を有していない非機械式加速度センサから第２加速度を取得するステップと、
前記第２加速度を用いて、前記第１加速度を補正するための補正値を演算するステップと、
を含む加速度検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、加速度検出装置、作業機械および加速度検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に示すように、油圧ショベル、ブルドーザ等の作業機械には、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）を搭載し、ＩＭＵを用いてロール角およびピッチ角といった姿勢角を作業機械の傾きに関する情報として得ることができるようにしたものがある。なお、ＩＭＵは、３軸のジャイロセンサと３軸の加速度センサを備える計測装置である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１５／１７７８４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＩＭＵが備える加速度センサとしては、例えば、機械式のセンサである静電容量検知方式の加速度センサが用いられている。静電容量検知方式の加速度センサは、固定電極と稼働電極を備え、加速度に応じた固定電極と稼働電極間の静電容量の変化に基づき加速度を検出する。このような機械的な可動部を有する加速度センサでは、温度、振動、衝撃等の環境印加時に性能が変動する。そのため、使用環境によっては、加速度センサの性能が、キャリブレーションがとれた工場出荷時の性能から変化してしまう場合がある。

【0005】

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、性能の変化を小さくすることができる加速度検出装置、作業機械および加速度検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本開示の一態様は、機械式加速度センサから第１加速度を取得する第１加速度取得部と、非機械式加速度センサから第２加速度を取得する第２加速度取得部と、前記第２加速度を用いて、前記第１加速度を補正するための補正値を演算する補正値演算部と、を備える加速度検出装置である。

【発明の効果】

【0007】

本開示の各態様によれば、機械式加速度センサの加速度検出における性能の変化を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係る作業機械の斜視図である。

【図2】図１に示すＩＭＵ３０の構成例を示すブロック図である。

【図3】図２に示す補正値演算部３１５の動作例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】

【0009】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態に係る作業機械の斜視図である。図２は、図１に示すＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）３０の構成例を示すブロック図である。作業機械としての油圧ショベル１００は、車両本体１と作業機２とを有する。車両本体１は、旋回体としての上部旋回体３と走行体としての走行装置５とを有する。上部旋回体３の後端側には、機関室３ＥＧが配置されている。

【0011】

本実施形態において、油圧ショベル１００は、機関室３ＥＧ内に、動力発生装置としての例えばディーゼルエンジン等の内燃機関や、動力発生装置が発生した動力を作動油の圧力（以下、適宜油圧という）に変換する油圧ポンプ等を備えている。ただし、動力発生装置は内燃機関に限定されない。油圧ショベル１００の動力発生装置は、例えば、内燃機関と発電電動機と蓄電装置とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド方式の装置であってもよい。

【0012】

上部旋回体３は、運転室４を有する。運転室４は、上部旋回体３の前端側に設置されている。すなわち、運転室４は、機関室３ＥＧが配置されている側とは反対側に設置されている。運転室４内には、図示していない、表示装置、操作装置等が配置される。また、運転室４の下部に、ＩＭＵ３０と車体コントローラ４０が設けられている。車体コントローラ４０は、例えば、ＩＭＵ３０等のセンサを制御するとともに、オペレータによる操作装置に対する操作等に応じて動力発生装置や後述する油圧制御弁等を制御する。

【0013】

走行装置５は、履帯５ａおよび５ｂを有している。走行装置５は、左右に設けられた油圧モータ５ｃの一方または両方が駆動し、履帯５ａおよび５ｂが回転することにより、油圧ショベル１００を前後に走行または旋回させる。作業機２は、上部旋回体３の運転室４の側方側に取り付けられている。

【0014】

なお、油圧ショベル１００は、履帯５ａおよび５ｂの代わりにタイヤを備え、機関室３ＥＧに収容されているエンジン等からの駆動力を、トランスミッションを介してタイヤへ伝達して走行が可能な走行装置を備えたものであってもよい。このような形態の油圧ショベル１００としては、例えば、ホイール式油圧ショベルがある。また、油圧ショベル１００は、車両本体に作業機が取り付けられ、車両本体の一部を構成するタイヤを有した走行装置を備えた構成を有する例えばバックホウローダであってもよい。

【0015】

また、上部旋回体３は、作業機２および運転室４が配置されている側が前であり、機関室３ＥＧが配置されている側が後である。前に向かって左側が上部旋回体３の左であり、前に向かって右側が上部旋回体３の右である。また、油圧ショベル１００または車両本体１は、上部旋回体３を基準として走行装置５側が下であり、走行装置５を基準として上部旋回体３側が上である。油圧ショベル１００が水平面に設置されている場合、下は鉛直方向、すなわち重力の作用方向側であり、上は鉛直方向とは反対側である。

【0016】

作業機２は、ブーム６とアーム７とバケット８とブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とを有する。ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して上部旋回体３の前部に揺動可能に取り付けられている。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に揺動可能に取り付けられている。アーム７の先端部には、バケットピン１５を介してバケット８が取り付けられている。バケット８は、バケットピン１５を中心として揺動する。バケット８は、バケットピン１５とは反対側に複数の刃８Ｂが取り付けられている。

【0017】

バケット８は、複数の刃８Ｂを有していなくてもよい。つまり、例えば、刃先が鋼板によってストレート形状に形成されたようなバケットであってもよい。また、作業機２は、例えば、単数の刃を有するチルトバケットを備えていてもよい。チルトバケットとは、バケットチルトシリンダを備え、バケットが左右にチルト傾斜することで油圧ショベルが傾斜地にあっても、斜面、平地を自由な形に成形、整地をすることができ、底板プレートによる転圧作業もできるバケットである。この他にも、作業機２は、バケット８の代わりに、法面バケットまたは削岩用のチップを備えた削岩用のアタッチメント等を備えていてもよい。

【0018】

図１に示すブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とは、油圧によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０はブーム６を駆動して、これを昇降させる。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動して、アームピン１４の周りを回動させる。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動して、バケットピン１５の周りを回動させる。

【0019】

ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２等の油圧シリンダと機関室３ＥＧに収容されている油圧ポンプとの間には、図示していない油圧制御弁が設けられている。油圧制御弁は、油圧モータ５ｃを駆動するための走行用制御弁と、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２ならびに上部旋回体３を旋回させる旋回モータを制御するための作業機用制御弁とを含む。車体コントローラ４０が、これらの油圧制御弁を制御することにより、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、旋回モータまたは油圧モータ５ｃに供給される作動油の流量が制御される。その結果、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２等の動作が制御される。

【0020】

また、上部旋回体３の上部には、アンテナ２０および２１が取り付けられている。アンテナ２０および２１は、油圧ショベル１００の現在位置を検出するために用いられる。アンテナ２０および２１は、油圧ショベル１００の現在位置を検出するための図示していない位置検出装置と電気的に接続されている。位置検出装置は、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ － Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ＳＹｓｔｅｍｓ、ＧＮＳＳは全地球航法衛星システムをいう）を利用して油圧ショベル１００の現在位置を検出し、検出した位置情報を車体コントローラ４０へ出力する。アンテナ２０および２１が受信したＧＮＳＳ電波に応じた信号は、位置検出装置に入力される。位置検出装置は、アンテナ２０および２１の設置位置を検出する。アンテナ２０および２１は、図１に示すように、上部旋回体３の上であって、油圧ショベル１００の左右方向に離れた両端位置に設置されることが好ましい。

【0021】

図２に示すように、ＩＭＵ３０と車体コントローラ４０は、車内信号線４１を介して接続され、相互に所定の制御信号を送受信する。また、車体コントローラ４０は、車内信号線４１等を介して、運転室４内に設置されている図示していない表示装置、操作装置等と接続されるとともに、図１に示すブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２のストロークを検出するセンサ、ブーム６の角度およびアーム７の角度を検出するセンサならびに上部旋回体３の旋回角度を検出するセンサ等といった図示していない各種のセンサ類に接続されている。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２のストロークを検出するセンサとして、各油圧シリンダの伸縮量を検知する近接センサやロータリエンコーダなどを用いることができる。また、ブーム６の基端部およびアーム７の基端部に、図示しないエンコーダを備え、そのエンコーダによって各油圧シリンダの伸縮量を検知する近接センサまたはロータリエンコーダの検出値をリセットすることができるようにしてもよい。

【0022】

ＩＭＵ３０は、油圧ショベル１００の角速度および加速度を検出する。油圧ショベル１００の動作にともない、走行時に発生する加速度、旋回時に発生する角加速度および重力加速度といった様々な加速度が生じるが、ＩＭＵ３０は少なくとも重力加速度を含む加速度を検出し、各加速度の種類を区別することなく検出する。ＩＭＵ３０は、より高い精度で加速度を検出するために、例えば、油圧ショベル１００の上部旋回体３の旋回中心軸上に設けられることが望ましいが、前述のようにＩＭＵ３０は運転室４の下部に設置されてもよい。

【0023】

ＩＭＵ３０は、図１に示す座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の加速度ならびにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りの角速度を検出する。図１に示す例において、Ｙ軸は油圧ショベル１００の前後方向と平行な軸であり、Ｘ軸は油圧ショベル１００の幅方向と平行な軸であり、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸の両方に直交する軸である。座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、例えば車体座標系とすることができる。

【0024】

また、ＩＭＵ３０は、検出した角速度と加速度に基づき、油圧ショベル１００の姿勢角を算出して車体コントローラ４０へ出力する。油圧ショベル１００の傾きは、ピッチ角、ロール角およびヨー角で表すことができる。ピッチ角は、Ｘ軸周りに油圧ショベル１００が傾斜したときの角度（θｐ）であり、ロール角はＹ軸周りに油圧ショベル１００が傾斜したときの角度（θｒ）であり、ヨー角は、Ｚ軸周りに油圧ショベル１００が傾斜したときの角度（θｙ）である。本実施形態において、ピッチ角およびロール角を、油圧ショベル１００の姿勢角という。

【0025】

図２は、ＩＭＵ３０の一例を示すブロック図である。ＩＭＵ３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）３１と、メインメモリ３１ａと、ジャイロセンサ３２と、加速度センサ３３と、傾斜センサ３４と、温度センサ３５と、不揮発性メモリ３６と、通信部３７とを備える。
なお、ＩＭＵ３０が具備する上記各構成は、図示しない密閉式の筐体の中に格納される。

【0026】

ＣＰＵ３１は、内部に演算装置、制御装置、揮発性メモリや不揮発性メモリ等の記憶装置、入出力装置、タイマ、カウンタ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換装置等のハードウェアを備え、その記憶装置内に記憶されているプログラムを実行することで、各部を制御する。本実施形態において、ＣＰＵ３１は、ハードウェアとプログラム等のソフトウェアの組み合わせから構成される機能的構成要素として、角速度取得部３１１、第１加速度取得部３１２、第２加速度取得部３１３、温度取得部３１４、補正値演算部３１５、加速度補正部３１６、姿勢角算出部３１７、および記憶部３１８を有する。ここで、記憶部３１８は、例えば、ＣＰＵ３１内部に設けられたキャッシュメモリなどである。

【0027】

メインメモリ３１ａは、いわゆる主記憶装置であって、ＣＰＵ３１の外部に設けられるとともに、ＣＰＵが行う演算処理において直接読み書きができる記憶領域を提供する。

【0028】

ジャイロセンサ３２は、３軸の角速度を検出し、検出した角速度を表す信号（以下、角速度を表す信号を角速度ともいう）をＣＰＵ３１へ出力する。

【0029】

加速度センサ３３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸の加速度を検出し、検出した加速度（以下、第１加速度ともいう）を表す信号（以下、加速度を表す信号を加速度ともいう）をＣＰＵ３１へ出力する。加速度センサ３３は、例えば、静電容量検出方式の加速度センサ、ピエゾ抵抗方式の加速度センサ等の機械的な可動部を有する機械式加速度センサである。ここで、機械的な稼働とは、例えば、固体部材の変形や摺動等である。

【0030】

傾斜センサ３４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸の加速度を検出し、検出した加速度（以下、第２加速度ともいう）を表す信号をＣＰＵ３１へ出力する。傾斜センサ３４は、例えば、熱検知方式の加速度センサ、液封入式の加速度センサ等の機械的な可動部を有していない非機械式加速度センサである。熱検知方式の加速度センサは、ヒータによって封入ガスを加熱し、重力加速度等の加速度による対流の変化を温度の変化に基づいて計測することで、加速度を検知する。液封入式の加速度センサは、チェンバー内の液面の変化を静電容量の変化に基づいて計測することで、加速度を検知する。機械式加速度センサと比較し、非機械式加速度センサは、機械的な可動部が無いため、部材の貼り付きが発生しない、機械的および温度的ヒステリシスが無い或いは小さい、機械的共振点が存在しない、耐衝撃性が高いという特長を有する。一方、非機械式加速度センサと比較し、機械式加速度センサは、周波数特性が良い、即ち、測定周波数帯域が広いという特長を有する。なお、傾斜センサ３４は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸の加速度を検出するものとしてもよい。

【0031】

温度センサ３５は、ＩＭＵ３０の周囲温度を検出し、検出した温度を表す信号をＣＰＵ３１へ出力する。

【0032】

角速度取得部３１１は、ジャイロセンサ３２から角速度を取得する。角速度取得部３１１は、所定の周期で繰り返しジャイロセンサ３２から３軸の角速度を取得し、例えば直近の所定時間分の角速度をメインメモリ３１ａ又は記憶部３１８の所定の記憶領域に記憶する。

【0033】

第１加速度取得部３１２は、機械式加速度センサである加速度センサ３３から第１加速度を取得する。第１加速度取得部３１２は、所定の周期で繰り返し加速度センサ３３から３軸の加速度を取得し、例えば直近の所定時間分の第１加速度をメインメモリ３１ａ又は記憶部３１８の所定の記憶領域に記憶する。

【0034】

第２加速度取得部３１３は、非機械式加速度センサである傾斜センサ３４から第２加速度を取得する。第２加速度取得部３１３は、所定の周期で繰り返し傾斜センサ３４から２軸の加速度を取得し、例えば直近の所定時間分の第２加速度をメインメモリ３１ａ又は記憶部３１８の所定の記憶領域に記憶する。

【0035】

温度取得部３１４は、温度センサ３５から温度を表す信号を取得する。温度取得部３１４は、所定の周期で繰り返し温度センサ３５から温度を表す信号を取得し、例えば直近の所定時間分の温度を表す信号をメインメモリ３１ａ又は記憶部３１８の所定の記憶領域に記憶する。

【0036】

補正値演算部３１５は、第２加速度を用いて、第１加速度を補正するための補正値（以下、加速度補正値とする）を演算する。補正値演算部３１５は、例えば、第１加速度の直近の所定時間分の平均値と第２加速度の直近の所定時間分の平均値との差分を加速度補正値として求める。その際、補正値演算部３１５は、加速度補正値を軸毎に演算する。ここで、所定時間とは、例えば１０秒間である。

【0037】

また、補正値演算部３１５は、例えば、静止状態が所定時間継続したか否かを判断し、継続したと判断した場合に、加速度補正値を演算するようにしてもよい。動作時は加速度のノイズや遅延があり、オフセットである加速度補正値を計算しにくいが、静止状態であれば、オフセットを精度良く計算することができる。静止状態であるか否かの判断は、例えば、角速度の３軸合成値、角速度、第１加速度、第２加速度等の変化量を表す値等が所定の閾値より小さい場合に静止状態であると判断したり、車体コントローラ４０から油圧ショベル１００が静止状態であるか否かを示す信号、車速を示す信号等を受信し、その信号に基づいて判断したりすることができる。ここで、油圧ショベル１００が静止状態であるか否かを示す信号とは、例えば操作装置が有するロックレバーが操作された状態であることを示す信号、操作レバーがすべて中立状態であることを示す信号等であってよい。

【0038】

また、補正値演算部３１５は、例えば、非機械式加速度センサである傾斜センサ３４によって検知された傾斜角が規定値以下であるか否かを判断し、規定値以下であると判断した場合に、加速度補正値を演算するようにしてもよい。ここで、規定値以下とは、例えば、±５度以下や、±１０度以下である。傾斜センサ３４には、水平付近で特に精度良く加速度を検知できるものがあり、そのような傾斜センサ３４を用いる場合に、より精度良く加速度補正値を演算することができる。

【0039】

また、補正値演算部３１５は、例えば、温度センサ３５によって検知された所定の時間の温度変化が所定値以下であるか否かを判断し、所定値以下であると判断した場合に、加速度補正値を演算するようにしてもよい。温度変化が大きい場合、加速度センサ３３や傾斜センサ３４が出力する加速度がわずかに変動するときがあるため、温度変化が小さいときに限定することで、より精度良く加速度補正値を演算することができる。所定値とは、例えば１分間である。
なお、密閉式の筐体を採用する場合、筐体内の温度変化のばらつきを抑制し、熱式の傾斜センサ３４の出力値を精度よくすることができる。

【0040】

また、補正値演算部３１５は、例えば、ＩＭＵ３０、あるいは油圧ショベル１００の起動後一定時間が経過したか否かを判断し、経過したと判断した場合に、加速度補正値を演算するようにしてもよい。起動時は比較的温度変化が大きくなる場合があり、起動後所定時間経過後に演算することで、より精度良く加速度補正値を演算することができる。

【0041】

また、補正値演算部３１５は、加速度補正値を不揮発性メモリ３６１に１回の起動で１回だけ記憶するようにしてもよい。加速度補正値は頻繁に変化するものではなく、また、不揮発性メモリ３６１は一般に書き込み回数に制限があるため、１回の起動で書き込み回数を１回とすることで、書き込み頻度を適切にすることができる。ただし、補正値演算部３１５は、車体コントローラ４０等から所定の補正指令を受け付けた場合、記憶回数を制限せずに、新たに演算した加速度補正値を不揮発性メモリ３６１に記憶するようにしてもよい。

【0042】

加速度補正部３１６は、例えば、ＣＰＵ３１の起動後の初期化の際に、あるいは補正指令を受け付けた後に、不揮発性メモリ３６から前回記憶された加速度補正値３６１を読み込んで、メインメモリ３１ａ又は記憶部３１８の所定の記憶領域に記憶し、メインメモリ３１ａ又は記憶部３１８に記憶した加速度補正値３６１に基づいて第１加速度取得部３１２が取得した第１加速度の値を補正して、姿勢角算出部３１７へ出力する。第１加速度の値とは、例えば第１加速度のＸ軸方向の成分およびＹ軸方向の成分である。この構成によれば、補正指令が無い場合、油圧ショベル１００の起動中に補正値が変更されるようなことはせず、あくまで、次回起動時に反映されることになる。ただし、変形例として起動中に反映される態様であってもよい。なお、第１加速度の値を補正するタイミングを、例えば静止状態など特定のタイミングで補正するようにしてもよい。

【0043】

姿勢角算出部３１７は、例えば、角速度取得部３１１が取得した角速度と、加速度補正部３１６が補正した第１加速度と、第１加速度取得部３１２が取得した第１加速度の値に基づいて姿勢角を演算して、演算した姿勢角を表す情報を車体コントローラ４０へ送信する。加速度補正部３１６が補正した第１加速度は、例えば、第１加速度のＸ軸方向の成分およびＹ軸方向の成分であって、第１加速度取得部３１２が取得した第１加速度の値は、例えば、第１加速度のＺ軸方向の成分である。姿勢角の算出の仕方には、限定はなく、例えば特許文献１に記載されているものを用いることができる。

【0044】

また、不揮発性メモリ３６は、加速度補正値３６１等のデータを書き換え可能に記憶する。

【0045】

また、通信部３７は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の規格に基づき、車内信号線４１を介して車体コントローラ４０と通信する。

【0046】

次に、図３を参照して、図２に示す補正値演算部３１５の動作例について説明する。図３は、図２に示す補正値演算部３１５の動作例を示すフローチャートである。図３に示す処理は、ＣＰＵ３１の起動時に開始される。

【0047】

図３に示す処理が開始されると、まず、補正値演算部３１５は、起動後一定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１）。一定時間が経過した場合、補正値演算部３１５は、起動後一定時間が経過したと判断し（ステップＳ１１で「ＹＥＳ」）、次に、所定時間継続して静止しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。

【0048】

静止状態で所定時間が経過した場合、補正値演算部３１５は、所定時間継続して静止状態であったと判断し（ステップＳ１２で「ＹＥＳ」）、次に、傾斜角が規定値以下であったか否かを判断する（ステップＳ１３）。傾斜角が規定値以下でなかった場合（ステップＳ１３で「ＮＯ」の場合）、補正値演算部３１５は、ステップＳ１２へ戻り、再度、静止状態が所定時間継続するまで待機する（ステップＳ１２で「ＮＯ」の繰り返し）。一方、傾斜角が規定値以下であった場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」の場合）、補正値演算部３１５は、次に、温度変化が所定値以下であったか否かを判断する（ステップＳ１４）。

【0049】

温度変化が所定値以下でなかった場合（ステップＳ１４で「ＮＯ」の場合）、補正値演算部３１５は、ステップＳ１２へ戻り、再度、静止状態が所定時間継続するまで待機する（ステップＳ１２で「ＮＯ」の繰り返し）。一方、温度変化が所定値以下であった場合（ステップＳ１４で「ＹＥＳ」の場合）、補正値演算部３１５は、次に、第１加速度の所定時間の平均値を算出する（ステップＳ１５）。次に、補正値演算部３１５は、第２加速度の所定時間の平均値を算出する（ステップＳ１６）。次に、補正値演算部３１５は、第１加速度の所定時間の平均値と第２加速度の所定時間の平均値の差分を軸毎に算出する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１７では、差分に対して上下限値を設定し、差分が上下限値を超える場合には上限値または下限値で差分の値を制限するようにしてもよい。

【0050】

次に、補正値演算部３１５は、算出した差分を軸毎に加速度補正値３６１として不揮発性メモリ３６に記憶して（ステップＳ１８）処理を終了する。

【0051】

また、補正値演算部３１５は、算出した差分を不揮発性メモリ３６に記憶した後に、通信部３７が車体コントローラ４０から補正指令を受信すると、補正値演算部３１５は、ステップＳ１２へ戻り、再度、静止状態が所定時間継続するまで待機する（ステップＳ１２で「ＮＯ」の繰り返し）。

【0052】

以上の処理によって、補正値演算部３１５は、起動後一定時間が経過した後、静止状態が所定時間継続し、その間の傾斜角が既定値以下で、かつ、所定の時間の温度変化が所定値以下の場合に、加速度補正値を演算して、不揮発性メモリ３６に記憶する。ここで、所定の時間は、静止状態の判断における時間と同一でもよいし同一でなくてもよい。

【0053】

以上のように、本実施形態によれば、経年変化が起きにくい非機械式加速度センサである傾斜センサ３４を用いて、機械式加速度センサである加速度センサ３３の出力を補正することができるので、補正を行わない場合と比較して、加速度の検出特性の変化を小さくすることができる。

【0054】

なお、図３に示す各判断における閾値等の判断の基準値は、例えば、車体コントローラ４０からの指示に応じて任意に変更できるようにしてもよい。

【0055】

なお、上述した機械式加速度センサは、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）など機械的可動部を持つセンサであり、応答性がよい。しかし、可動部を持つがゆえに経年劣化、即ち、経年的な特性変化が生じやすい。一方、非機械式加速度センサは、例えば熱式傾斜計であり、機械的可動部を持たない。そのため経年劣化が小さいが、素早い動きを検出できない。なお、傾斜センサ３４は、例えば、レンジの小さい機械式加速度センサとしてもよい。

【0056】

また、図１では、ＩＭＵ３０を上部旋回体３の運転席４０の下部に一つ設けているが、ＩＭＵは、上部旋回体３に加え、例えば、ブーム６、アーム７、バケット８のそれぞれに、あるいはその一部に設けられていてもよい。また、ＩＭＵを複数設ける場合には、上述した補正指令を一斉に全てのＩＭＵに送信してもよいし、個別に送信してもよい。

【0057】

また、図２では、メインメモリ３１ａおよび不揮発性メモリ３６を、ＣＰＵ３１と別の構成としているが、メインメモリ３１ａおよび不揮発性メモリ３６の両方、またはいずれか一方は、ＣＰＵ３１に含まれていてもよい。

【0058】

また、上記実施形態において、ＩＭＵ３０が、本開示に係る加速度検出装置の一態様である。ただし、本開示の態様は、これに限られず、例えば、ジャイロセンサ３２を含まず、加速度センサ３３、傾斜センサ３４、ＣＰＵ３１等を含む加速度を検知する装置としてとらえたり、加速度検出装置ではなくジャイロセンサ３２を含むＩＭＵとしてとらえたりすることができる。また、図２に示すＩＭＵ３０では、温度センサ３５を省略してもよい。あるいは、ジャイロセンサ３２、加速度センサ３３、傾斜センサ３４等が温度センサを含む場合に、その温度センサを温度センサ３５に代えて用いてもよい。

【0059】

なお、作業機械は、例えばブルドーザ、ダンプトラック等であってもよい。

【0060】

なお、上記実施形態では、加速度補正値を第１加速度と第２加速度の差分としているが、これに限らず、例えば、異なる複数の傾斜センサで計測された複数の第１加速度と複数の第２加速度の各差分に基づいて演算した値としてもよい。

【0061】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、ＣＰＵ３１が実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体、通信回線等を介して頒布することができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 車両本体、２ 作業機、３ 上部旋回体、４ 運転室、５ 走行装置、６ ブーム、７ アーム、８ バケット、２０、２１ アンテナ、３０ ＩＭＵ、３１ ＣＰＵ、３１ａ メインメモリ、３２ ジャイロセンサ、３３ 加速度センサ、３４ 傾斜センサ、３５ 温度センサ、３６ 不揮発性メモリ、３７ 通信部、３１１ 角速度取得部、３１２ 第１加速度取得部、３１３ 第２加速度取得部、３１４ 温度取得部、３１５ 補正値演算部、３１６ 加速度補正部、３１７ 姿勢角算出部、３１８ 記憶部、１００ 油圧ショベル

【図1】

【図2】

【図3】