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(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】2024-03-07
(45)【発行日】2024-03-15
(54)【発明の名称】作業車両
(51)【国際特許分類】
E02F 3/43 20060101AFI20240308BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20240308BHJP
【ＦＩ】
E02F3/43 F
E02F9/20 Q
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020209183
(22)【出願日】2020-12-17
(65)【公開番号】P2022096211
(43)【公開日】2022-06-29
【審査請求日】2023-06-12
(73)【特許権者】
【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】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】パンディ ジョツナ
(72)【発明者】
【氏名】塚田 庸子
(72)【発明者】
【氏名】一野瀬 昌則
(72)【発明者】
【氏名】堤 芳明
(72)【発明者】
【氏名】日暮 昌輝
(72)【発明者】
【氏名】井村 進也
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０３２３２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５３６７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／００９３４１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】再公表特許第２０１９／００９３４１（ＪＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ３／４３
Ｅ０２Ｆ ９／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体と、一端側が前記車体に回動可能に取り付けられたリフトアームと、前記リフトアームの他端側に回動可能に取り付けられたバケットと、前記車体の加速度を検出する加速度センサと、掘削対象から前記リフトアームに作用する掘削反力を検出する掘削反力検出装置と、前記バケットおよび前記リフトアームの動作を制御する制御装置と、を備えた作業車両であって、前記制御装置は、掘削対象への突入期間における前記加速度センサにより検出された前記加速度および前記掘削反力検出装置により検出された前記掘削反力に基づいて前記掘削対象を複数の類型に分類し、分類された前記類型に応じて前記制御の制御パラメータを設定し、設定された前記制御パラメータを用いて前記バケットおよび前記リフトアームの動作を制御することを特徴とする作業車両。
【請求項2】
前記制御装置は、前記突入期間における前記加速度センサにより検出された前記加速度と前記掘削反力検出装置により検出された前記掘削反力との関係を示すマップであって、複数の前記類型に対応する複数の領域を含むマップを備え、
前記突入期間に記録した前記加速度および前記掘削反力が含まれる前記マップの前記領域を判定することにより、前記掘削対象の前記類型を判定することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
【請求項3】
前記突入期間は、前記掘削対象へ向けて移動する前記車体の前記加速度が負になってからゼロ以上になるまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
【請求項4】
前記リフトアームを動作させるリフトシリンダと、前記バケットを動作させるバケットシリンダと、を備え、前記制御装置は、前記リフトシリンダを駆動するためのリフトパイロット圧と前記バケットシリンダを駆動するためのバケットパイロット圧とを含む標準制御パラメータと、前記掘削対象の硬さに応じて複数の前記類型の各々に対応する複数の係数と、を備え、前記掘削対象の前記類型に対応する前記係数を前記標準制御パラメータに乗じることで、前記類型に応じた前記制御パラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
【請求項5】
圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記リフトアームを動作させるリフトシリンダと、前記リフトシリンダの圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記制御装置は、前記圧力センサにより検出された前記圧力と前記リフトシリンダの断面積とに基づいて、前記掘削反力を算出することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ホイールローダ等の掘削作業を行う作業車両に関する。
【背景技術】
【0002】
ホイールローダ等の作業車両により掘削対象となる物質の硬さを確定するための装置が開示されている。この装置は、作業機械の掘削パスの間に第一の信号を受取り、掘削パスの間に該第一の信号の関数として掘削対象となる物質の硬さを確定し、そして、掘削パスの間に掘削対象となる物質の硬さの関数としての出力信号を伝送する。この装置によれば、掘削対象となる物質の硬さを掘削パスの間に確定することができるので、掘削対象となる物質の硬さに応じて掘削作動特性を変更し、掘削効率を高めることが可能となる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００１－３２３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、作業機械のバケットが掘削対象となる物質に接触してからバケットがチルトを開始するまでの比較的に長時間にわたって、第一の信号を受け取って掘削対象となる物質の硬さを確定する構成であるため、掘削対象となる物質の硬さが確定しないままバケットのチルト動作が開始されると、作業装置を動作させるためのパラメータが掘削対象に適した適切な値に変更されず、リフト動作およびチルト動作の効率が低下するおそれがある。
【0005】
本発明の目的は、従来の装置よりも掘削対象となる物質の硬さを短時間で判定することで、従来の装置よりも高い効率で掘削対象となる物質を掘削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】
【0006】
本開示の一態様は、車体と、一端側が前記車体に回動可能に取り付けられたリフトアームと、前記リフトアームの他端側に回動可能に取り付けられたバケットと、前記車体の加速度を検出する加速度センサと、掘削対象から前記リフトアームに作用する掘削反力を検出する掘削反力検出装置と、前記バケットおよび前記リフトアームの動作を制御する制御装置と、を備えた作業車両であって、前記制御装置は、掘削対象への突入期間における前記加速度センサにより検出された前記加速度および前記掘削反力検出装置により検出された前記掘削反力に基づいて前記掘削対象を複数の類型に分類し、分類された前記類型に応じて前記制御の制御パラメータを設定し、設定された前記制御パラメータを用いて前記バケットおよび前記リフトアームの動作を制御することを特徴とする作業車両である。
【発明の効果】
【0007】
本開示の上記一態様によれば、従来の装置よりも掘削対象となる物質の硬さを短時間で判定することで、従来の装置よりも高い効率で掘削対象となる物質を掘削することができる作業車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示に係る作業車両の一実施形態を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して本開示の作業車両の実施形態を説明する。
【0010】
図１は、本開示に係る作業車両の一実施形態を示す側面図である。図２は、図１に示す作業車両１００に搭載された油圧装置１３０の一部の概略的な回路図である。図３は、図１に示す作業車両１００に搭載された制御装置１５０の機能ブロック図である。なお、図２では、流体の経路を実線、パイロット圧の経路を破線、電気信号の経路を点線で表示している。
【0011】
本実施形態の作業車両１００は、たとえば、地表に堆積した砕石、土砂、鉱石などの掘削対象Ｏｄを掘削して、ダンプトラックなどの運搬車両の荷台に積み込むためのホイールローダである。作業車両１００は、たとえば、互いにピン結合された前フレームと後フレームとを有した車体１１１と、作業機１２０と、油圧装置１３０と、検出装置１４０と、制御装置１５０と、を備えている。なお、作業車両１００は、ホイールローダに限定されず、たとえば、ブルドーザやローディングショベルなど、他の作業車両や作業機械であってもよい。
【0012】
後フレームには、たとえば、車輪１１２と、キャビン１１３とを備えている。後フレームの建屋カバーの内部には、油圧装置１３０および制御装置１５０の他、図示を省略するエンジン、トランスミッション、および燃料タンクなどが搭載されている。車輪１１２は、たとえば、エンジンにトランスミッションを介して連結され、エンジンの回転によりトランスミッションを介して駆動されて車両１１０を走行させる。
【0013】
キャビン１１３は、車体１１１の前部の作業機１２０の後方に設けられた車室である。図示を省略するが、キャビン１１３の内部には、たとえば、オペレータが搭乗するための座席の他、操作レバー、ブレーキペダル、アクセルペダル、スピーカー、スイッチ、表示ランプ、計器類などが配置されている。本実施形態の作業車両１００は、たとえば、キャビン１１３の内部に、制御装置１５０による制御Ｐ１４を実行するための自動掘削スイッチ１６０と、表示装置１７０と、を備えている。
【0014】
作業機１２０は、たとえば、車体１１１の前部に取り付けられたリフトアーム１２１と、そのリフトアーム１２１の車体１１１に取り付けられた基端部と反対側の先端部に取り付けられたバケット１２２とを備え、掘削対象Ｏｄを掘削して持ち上げる。また、作業機１２０は、バケット１２２を駆動するためのベルクランク１２３と、バケットリンク１２４と、を備えている。なお、図示を省略するが、作業機１２０は、車体１１１の幅方向に間隔をあけて配置された左右一対のリフトアーム１２１を備えている。
【0015】
油圧装置１３０は、たとえば、車体１１１の内部に搭載されている。油圧装置１３０は、図２に示すように、たとえば、リフトシリンダ１３１と、バケットシリンダ１３２と、ポンプ１３３と、制御弁１３４と、パイロットバルブ１３５と、リザーバ１３６と、パイロットポンプ１３７と、を備えている。
【0016】
リフトシリンダ１３１およびバケットシリンダ１３２は、たとえば、油圧シリンダである。ポンプ１３３およびパイロットポンプ１３７は、たとえば、エンジンによって駆動される油圧ポンプである。制御弁１３４は、たとえば、リフト制御弁１３４ａと、バケット制御弁１３４ｂとを含む。パイロットバルブ１３５は、たとえば、リフトパイロットバルブ１３５ａと、バケットパイロットバルブ１３５ｂとを含む。リザーバ１３６は、たとえば、作動油などの流体を貯留する。
【0017】
リフトシリンダ１３１は、たとえば、図１に示すように、ピストンロッドの先端部がリフトアーム１２１の中間部の下端に連結され、ピストンロッドと反対側のシリンダチューブの基端部が車体１１１の前部に連結されている。なお、図示を省略するが、作業車両１００は、たとえば、車体１１１の幅方向の両側に、左右一対のリフトシリンダ１３１を備えている。
【0018】
リフトシリンダ１３１は、その伸長時に、リフトアーム１２１を、車体１１１に取り付けられた回転軸を中心に上方に回転させる。これにより、リフトアーム１２１のリフト量が増加して、リフトアーム１２１の先端部のバケット１２２を持ち上げることができる。また、リフトシリンダ１３１は、その収縮時に、リフトアーム１２１を、車体１１１に取り付けられた回転軸を中心に下方に回転させる。これにより、リフトアーム１２１のリフト量が減少して、リフトアーム１２１の先端部に取り付けられたバケット１２２を下降させることができる。
【0019】
バケットシリンダ１３２は、図１に示すように、たとえば、一対のリフトアーム１２１の間に配置されている。バケットシリンダ１３２は、たとえば、ピストンロッドの先端部がベルクランク１２３およびバケットリンク１２４を介してバケット１２２に連結され、ピストンロッドと反対側のシリンダチューブの基端部が車体１１１に連結されている。ベルクランク１２３は、たとえば、左右一対のリフトアーム１２１の中央部を連結する連結部に支持されている。
【0020】
バケットシリンダ１３２は、その伸長時に、ベルクランク１２３およびバケットリンク１２４を介して、バケット１２２を、リフトアーム１２１の先端部に取り付けられた回転軸を中心に上方に回転させる。これにより、バケット１２２のチルト量が増加して、バケット１２２の開口が上方を向き、バケット１２２によって掘削対象Ｏｄをすくい取ることができる。
【0021】
また、バケットシリンダ１３２は、その収縮時に、ベルクランク１２３およびバケットリンク１２４を介して、バケット１２２を、リフトアーム１２１に取り付けられた回転軸を中心に下方に回転させる。これにより、バケット１２２のチルト量が減少して、バケットの開口が下方を向き、バケット１２２によってすくい取った掘削対象Ｏｄを、バケット１２２の外側へダンプすることができる。
【0022】
ポンプ１３３は、図２に示すように、リフトシリンダ１３１およびバケットシリンダ１３２を伸長および収縮させるための流体を送出する。ポンプ１３３は、たとえば、リザーバ１３６に貯留された作動油などの流体を、制御弁１３４を介してリフトシリンダ１３１およびバケットシリンダ１３２のシリンダチューブのボトム側に送出して、ピストンロッドを伸長させる。また、ポンプ１３３は、流体を制御弁１３４を介してリフトシリンダ１３１およびバケットシリンダ１３２のシリンダチューブのロッド側に送出して、ピストンロッドを収縮させる。
【0023】
制御弁１３４は、パイロットバルブ１３５によって生成されたリフトパイロット圧ｌｐｐおよびバケットパイロット圧ｂｐｐに応じて、リフトシリンダ１３１およびバケットシリンダ１３２へ供給される流体の流量を制御する。より具体的には、リフト制御弁１３４ａは、リフトパイロットバルブ１３５ａによって生成されたリフトパイロット圧ｌｐｐに応じて、リフトシリンダ１３１のシリンダチューブのボトム側またはロッド側へ供給される流体の流量を制御する。また、バケット制御弁１３４ｂは、バケットパイロットバルブ１３５ｂによって生成されたバケットパイロット圧ｂｐｐに応じて、バケットシリンダ１３２のシリンダチューブのボトム側またはロッド側へ供給される流体の流量を制御する。
【0024】
パイロットバルブ１３５は、制御弁１３４に接続され、制御装置１５０の制御に応じたリフトパイロット圧ｌｐｐおよびバケットパイロット圧ｂｐｐを生成する。より具体的には、リフトパイロットバルブ１３５ａは、リフト制御弁１３４ａに接続され、制御装置１５０から入力される制御信号ｌｃｓに応じたリフトパイロット圧ｌｐｐを生成する。また、バケットパイロットバルブ１３５ｂは、バケット制御弁１３４ｂに接続され、制御装置１５０から入力される制御信号ｂｃｓに応じたバケットパイロット圧ｂｐｐを生成する。
【0025】
より詳細には、リフトパイロットバルブ１３５ａは、リフトシリンダ１３１のシリンダチューブのロッド側とボトム側のそれぞれにポンプ１３３から流体を供給するために、リフト制御弁１３４ａの右側と左側のそれぞれのリフトパイロット圧ｌｐｐを生成する。また、バケットパイロットバルブ１３５ｂは、バケットシリンダ１３２のシリンダチューブのロッド側とボトム側のそれぞれに、ポンプ１３３から流体を供給するために、バケット制御弁１３４ｂの右側と左側のそれぞれのバケットパイロット圧ｂｐｐを生成する。なお、図２には、リフト制御弁１３４ａおよびバケット制御弁１３４ｂの左側へのパイロット圧を生成するパイロットバルブ１３５のみ記載している。省略しているが、右側へのパイロット圧を生成するパイロットバルブ１３５も存在する。
【0026】
パイロットポンプ１３７は、リザーバ１３６からパイロットバルブ１３５へ流体を送出し、パイロットバルブ１３５を介して制御弁１３４に入力されるリフトパイロット圧ｌｐｐおよびバケットパイロット圧ｂｐｐを生成する。より具体的には、パイロットポンプ１３７は、リフトパイロットバルブ１３５ａとバケットパイロットバルブ１３５ｂのそれぞれに流体を送出して、リフト制御弁１３４ａとバケット制御弁１３４ｂにそれぞれ入力されるリフトパイロット圧ｌｐｐとバケットパイロット圧ｂｐｐとを生成する。
【0027】
検出装置１４０は、少なくとも、圧力センサ１４２または力センサと、加速度センサ１４５と、を備え、少なくとも、車体１１１の加速度αおよび掘削対象Ｏｄからリフトアーム１２１に作用する掘削反力Ｆを検出する。本実施形態の作業車両１００において、検出装置１４０は、たとえば、ストロークセンサ１４１と、角度センサ１４３と、速度センサ１４４とを含む。また、検出装置１４０は、たとえば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）など、車体１１１の位置を検出する位置センサを含んでもよい。
【0028】
ストロークセンサ１４１は、たとえば、リフトシリンダ１３１とバケットシリンダ１３２にそれぞれ設けられ、リフトシリンダ１３１とバケットシリンダ１３２のそれぞれのピストンロッドのストロークＳ１，Ｓ２を検出し、その検出結果を制御装置１５０へ送信する。
【0029】
圧力センサ１４２は、リフトシリンダ１３１とバケットシリンダ１３２のそれぞれに設けられ、リフトシリンダ１３１とバケットシリンダ１３２のそれぞれのシリンダチューブのボトム側の流体の圧力ｐ１，ｐ２を検出する油圧センサである。圧力センサ１４２は、その検出結果を制御装置１５０へ送信する。
【0030】
検出装置１４０は、たとえば、圧力センサ１４２によってリフトシリンダ１３１の内部の流体の圧力ｐ１を検出することで、掘削対象Ｏｄからリフトアーム１２１に作用する掘削反力Ｆを検出することができる。なお、検出装置１４０は、たとえば、圧力センサ１４２に代えて、掘削対象Ｏｄからリフトアーム１２１に作用する掘削反力Ｆを検出するための力センサを備えてもよい。
【0031】
角度センサ１４３は、たとえば、リフトアーム１２１と車体１１１との連結部、およびリフトアーム１２１とベルクランク１２３との連結部にそれぞれ設けられている。角度センサ１４３は、たとえば、車体１１１に対するリフトシリンダ１３１の回転角度Ａ１を検出し、その検出結果を検出装置１４０へ送信する。また、角度センサ１４３は、たとえば、リフトアーム１２１に対するベルクランク１２３の回転角度Ａ２を検出し、その検出結果を検出装置１４０へ送信する。
【0032】
速度センサ１４４は、たとえば、車体１１１に搭載され、車体１１１の速度Ｖを検出して、検出結果を制御装置１５０へ送信する。速度センサ１４４は、たとえば、車輪１１２の角速度を測定して車体１１１の速度Ｖを算出して、検出結果を制御装置１５０へ送信する。加速度センサ１４５は、たとえば、車体１１１に搭載され、車体１１１の加速度αを検出して、検出結果を制御装置１５０へ送信する。また、速度センサ１４４は、たとえば、加速度センサ１４５によって検出された車体１１１の加速度αを積分することによって、作業車両１００の速度Ｖを算出してもよい。
【0033】
制御装置１５０は、車体１１１に搭載されたファームウェアやマイクロコントローラなどのコンピュータシステムであり、バケット１２２およびリフトアーム１２１を駆動させて掘削対象Ｏｄを掘削する制御Ｐ１４（図４参照）を実行する。制御装置１５０は、たとえば、図示を省略する中央処理装置（ＣＰＵ）などの演算装置、ＲＡＭおよびＲＯＭなどの記憶装置、その記憶装置に記憶されたプログラム、タイマーおよび入出力装置などを備えている。
【0034】
制御装置１５０は、たとえば、図３に示すように、検出機能１５１と、自動掘削機能１５２とを備えている。これら制御装置１５０の各機能は、たとえば、制御装置１５０の演算装置によって記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現することができる。検出機能１５１は、検出装置１４０から入力される情報に基づいて、作業車両１００の状態および掘削対象Ｏｄの物性を検出する。
【0035】
具体的には、検出機能１５１は、たとえば、ストロークセンサ１４１から入力されるリフトシリンダ１３１のストロークＳ１に基づいて、リフトアーム１２１のリフト量を算出して、自動掘削機能１５２へ出力する。リフト量は、たとえば、リフトシリンダ１３１が最も収縮した状態を基準とするリフトアーム１２１の回転角度または高さである。また、検出機能１５１は、たとえば、角度センサ１４３から入力される車体１１１に対するリフトアーム１２１の回転角度Ａ１に基づいて、リフト量を算出してもよい。
【0036】
また、検出機能１５１は、たとえば、ストロークセンサ１４１から入力されるバケットシリンダ１３２のストロークＳ２に基づいて、バケット１２２のチルト量を算出し、自動掘削機能１５２へ出力する。ここで、チルト量は、たとえば、バケットシリンダ１３２が最も収縮した状態を基準とするバケット１２２の回転角度である。また、検出機能１５１は、たとえば、角度センサ１４３から入力されるリフトアーム１２１に対するベルクランク１２３の回転角度Ａ２と車体１１１に対するリフトアーム１２１の回転角度Ａ１に基づいて、チルト量を算出してもよい。
【0037】
また、検出機能１５１は、たとえば、リフト量およびチルト量、ならびに圧力センサ１４２から入力されるリフトシリンダ１３１およびバケットシリンダ１３２のボトム側の液体の圧力ｐ１，ｐ２に基づいて、作業機１２０に作用する荷重を算出してもよい。検出機能１５１は、たとえば、算出した荷重を自動掘削機能１５２へ出力する。
【0038】
また、検出機能１５１は、たとえば、圧力センサ１４２から入力されるリフトシリンダ１３１のボトム側の液体の圧力ｐ１と、加速度センサ１４５から入力される車体１１１の加速度αに基づいて、掘削対象Ｏｄの物性を検出する。また、検出機能１５１は、たとえば、検出した掘削対象Ｏｄの物性に基づいて、掘削対象Ｏｄを複数の類型に分類し、その類型を自動掘削機能１５２へ出力するとともに、表示装置１７０に表示させる。
【0039】
また、検出機能１５１は、たとえば、ストロークセンサ１４１、圧力センサ１４２、角度センサ１４３、速度センサ１４４、および加速度センサ１４５から入力された情報を、作業車両１００の状態として、自動掘削機能１５２へ出力してもよい。すなわち、検出機能１５１は、たとえば、検出装置１４０から入力されたストロークＳ１，Ｓ２、圧力ｐ１，ｐ２、回転角度Ａ１，Ａ２、速度Ｖ、および加速度αなどの情報を取得して、自動掘削機能１５２へ出力してもよい。
【0040】
自動掘削機能１５２は、たとえば、検出機能１５１から、リフトシリンダ１３１のシリンダチューブのボトム側の液体の圧力ｐ１、および車体１１１の加速度αなどを含む作業車両１００の状態に関する情報が入力される。自動掘削機能１５２は、たとえば、入力された情報に基づいて、リフトアーム１２１およびバケット１２２を駆動させて掘削対象Ｏｄを掘削する制御Ｐ１４を実行する。
【0041】
自動掘削スイッチ１６０は、たとえば、作業車両１００のキャビン１１３内に設置され、オペレータが押下することによってオンとオフが切り替えられる。自動掘削スイッチ１６０は、たとえば、検出機能１５１へオンまたはオフの状態を出力する。自動掘削スイッチ１６０のオンまたはオフの状態は、たとえば、検出機能１５１によって検出され、検出機能１５１から自動掘削機能１５２へ出力される。
【0042】
表示装置１７０は、たとえば、作業車両１００のキャビン１１３内に設置されている。表示装置１７０は、たとえば、検出機能１５１から入力された掘削対象Ｏｄの類型を含む操作案内を表示して、オペレータに通知する。表示装置１７０は、たとえば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、タッチパネル装置などによって構成することができる。
【0043】
図４は、制御装置１５０によって実行される処理の一例を示すフロー図である。図５は、図４に示す各処理が実行されたときの作業車両１００の状態を示すグラフである。図５の各グラフの横軸は、時間ｔ［ｓ］である。また、図５の各グラフの縦軸は、上から下へ、速度Ｖ［ｍ／ｓ］、加速度α［ｍ／ｓ２］、およびリフトシリンダ１３１内の液体の圧力ｐ１［Ｐａ］である。
【0044】
以下、制御装置１５０によって実行される処理を詳細に説明する。制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、自動掘削スイッチ１６０がオンであるか否かの判定処理Ｐ１を実行する。この判定処理Ｐ１において、自動掘削スイッチ１６０がオフである場合、自動掘削機能１５２は、条件を満たさない（ＮＯ）と判定し、所定の周期で判定処理Ｐ１を繰り返し実行する。
【0045】
すなわち、自動掘削スイッチ１６０がオフの状態では、制御装置１５０による自動的な制御Ｐ１４は実行されず、作業車両１００は、オペレータによる手動操作に基づいて作動する。なお、作業車両１００が自動掘削スイッチ１６０を有しない場合は、判定処理Ｐ１を省略することができる。
【0046】
一方、判定処理Ｐ１において、自動掘削スイッチ１６０がオンである場合、自動掘削機能１５２は、条件を満たす（ＹＥＳ）と判定する。この場合、自動掘削機能１５２は、たとえば、作業車両１００の状態を「自動掘削オン」に変更する処理やキャビン１１３内の表示装置に自動掘削がオンであることを表示させる処理（図示を省略）などを実行し、さらに、次の判定処理Ｐ２を実行する。
【0047】
判定処理Ｐ２において、制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、所定の予備条件を満たすか否かを判定する。具体的には、自動掘削機能１５２は、たとえば、作業車両１００の速度Ｖ、リフトアーム１２１のリフト量、およびバケット１２２のチルト量がそれぞれ所定の範囲内である場合に、予備条件を満たすことを判定する。
【0048】
より具体的には、予備条件を満たすための速度Ｖの所定の範囲は、たとえば、図１に示すように、バケット１２２の爪先を掘削対象Ｏｄに突入させるのに必要な範囲に設定することができる。また、予備条件を満たすためのリフト量およびチルト量の所定の範囲は、たとえば、図１に示すように、リフトアーム１２１が下降してバケット１２２の爪先が掘削対象Ｏｄを向いた状態になる範囲に設定することができる。
【0049】
また、予備条件は、たとえば、リフトシリンダ１３１のシリンダチューブのボトム側の流体の圧力ｐ１が、所定の範囲であることを含んでもよい。また、予備条件は、リフトシリンダ１３１およびバケットシリンダ１３２のピストンロッドのストロークＳ１，Ｓ２が所定の範囲であることを含んでもよい。また、予備条件は、オペレータによるブレーキペダルの操作量が、所定の範囲であることを含んでもよい。
【0050】
また、予備条件は、オペレータによるアクセルペダルの操作量が、所定の範囲であることを含んでもよい。また、予備条件は、車体１１１のトランスミッションの変速ギヤが、所定の範囲であることを含んでもよい。また、予備条件は、リフトパイロット圧ｌｐｐおよびバケットパイロット圧ｂｐｐが、所定の範囲であることを含んでもよい。また、予備条件は、車体１１１のエンジンのトルクが、所定の範囲であることを含んでもよい。
【0051】
判定処理Ｐ２において、制御装置１５０は、自動掘削機能１５２により、作業車両１００が予備条件を満たさない（ＮＯ）と判定すると、所定の周期で判定処理Ｐ２を繰り返し実行する。一方、たとえば、図５に示す時刻ｔ０において、作業車両１００が予備条件を満たしたとする。この時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、作業車両１００は、たとえば、リフトシリンダ１３１の圧力ｐ１が最小値に維持され、リフトアーム１２１が下降してバケット１２２の爪先が掘削対象Ｏｄを向いた状態で、おおむね一定の速度Ｖで掘削対象Ｏｄに向けて走行している。
【0052】
すると、判定処理Ｐ２において、制御装置１５０は、自動掘削機能１５２により、作業車両１００が予備条件を満たす（ＹＥＳ）と判定する。この場合、自動掘削機能１５２は、たとえば、作業車両１００の状態を予備状態に変更する処理やキャビン１１３内の表示装置１７０に予備状態であることを表示させる処理（図示を省略）などを実行し、さらに、次の判定処理Ｐ３を実行する。
【0053】
判定処理Ｐ３において、制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、バケット１２２が掘削対象Ｏｄに突入を開始したか否かを判定する。具体的には、自動掘削機能１５２は、たとえば、作業車両１００の掘削対象Ｏｄへ向けて移動する車体１１１の加速度αが負になったときに、突入を開始したことを判定する。なお、自動掘削機能１５２は、たとえば、リフトシリンダ１３１のシリンダチューブのボトム側の流体の圧力ｐ１が所定の範囲である場合に、突入を開始したことを判定してもよい。
【0054】
図５に示す例では、時刻ｔ０から時刻ｔ１の前までの間は、作業車両１００は、おおむね一定の速度Ｖで掘削対象Ｏｄへ向けて走行し、加速度αは、おおむねゼロである。そのため、判定処理Ｐ３において、制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、突入を開始していない（ＮＯ）と判定する。この場合、自動掘削機能１５２は、たとえば、所定の周期で判定処理Ｐ３を繰り返し実行する。なお、突入開始の誤判定を防止するために、加速度αが所定の負のしきい値以下になったときに、突入を開始したことを判定してもよい。
【0055】
図５に示す例では、時刻ｔ１の直前で、作業車両１００は、バケット１２２の爪先が掘削対象Ｏｄに突入し、速度Ｖが減少して加速度αが負になっている。すると、判定処理Ｐ３において、制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、突入を開始した（ＹＥＳ）と判定する。また、自動掘削機能１５２は、突入を開始した時刻ｔ１から突入を完了する時刻ｔ２までの間の突入期間Ｐｈ１において、リフトシリンダ１３１の内部の流体の圧力ｐ１と車体１１１の加速度αとを計測して記録する処理Ｐ４を実行する。
【0056】
図５に示す突入期間Ｐｈ１において、作業車両１００は、たとえば、図１に示すように下方に位置するバケット１２２の爪先を進行方向の前方へ向けた状態で前進し、掘削対象Ｏｄにバケット１２２を差し込みながら減速している。また、時刻ｔ１後の突入期間Ｐｈ１において、掘削対象Ｏｄからの掘削反力Ｆがリフトシリンダ１３１に作用することで、リフトシリンダ１３１の内部の液体の圧力ｐ１が時間の経過とともに増加している。
【0057】
この突入期間Ｐｈ１において、制御装置１５０は、たとえば、自動掘削機能１５２により、圧力ｐ１と加速度αとを計測して記録する処理Ｐ４を実行するとともに、突入が完了したか否かの判定処理Ｐ５を実行する。この判定処理Ｐ５において、制御装置１５０は、たとえば、自動掘削機能１５２により、バケット１２２が掘削対象Ｏｄへの突入を開始して車体１１１の加速度αが負になってからゼロ以上になったか否かを判定する。
【0058】
図５に示す例において、時刻ｔ１で突入を開始してから時刻ｔ２までの間は、車体１１１の加速度αが負になり、車体１１１の速度Ｖが減少している。したがって、この突入期間Ｐｈ１では、判定処理Ｐ５において、制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、突入が完了していない（ＮＯ）と判定する。この場合、制御装置１５０は、たとえば、自動掘削機能１５２によって圧力ｐ１と加速度αとを計測して記録する処理Ｐ４を継続しつつ、判定処理Ｐ５を所定の周期で繰り返し実行する。
【0059】
図５に示す例では、時刻ｔ２において、バケット１２２を掘削対象Ｏｄに突入させた状態で作業車両１００の減速が終了し、車体１１１の速度Ｖおよび加速度αがゼロになっている。すると、判定処理Ｐ５において、制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、突入が完了した（ＹＥＳ）と判定する。このとき、作業車両１００のバケット１２２は、たとえば、掘削対象Ｏｄに対して、十分に差し込まれた状態になっている。次に、制御装置１５０は、たとえば検出機能１５１により、掘削対象Ｏｄの類型を判定する処理Ｐ６を実行する。
【0060】
この処理Ｐ６において、制御装置１５０は、たとえば、検出機能１５１により、作業機１２０による掘削対象Ｏｄの掘削時に、掘削対象Ｏｄからリフトアーム１２１に作用する反力である掘削反力Ｆ［Ｎ］を算出する。具体的には、検出機能１５１は、たとえば、リフトシリンダ１３１の内部の流体の圧力ｐ１［Ｐａ］、すなわちリフトシリンダ１３１のシリンダチューブのボトム側の液体の圧力に、そのシリンダチューブの断面積Ｓａ［ｍ２］を乗じて、掘削反力Ｆ［Ｎ］を算出する。
【0061】
なお、リフトシリンダ１３１のシリンダチューブの断面積Ｓａは、あらかじめ記憶装置に記憶されている。検出機能１５１は、圧力センサ１４２からリフトシリンダ１３１の圧力ｐ１を取得するとともに、記憶装置からリフトシリンダ１３１のシリンダチューブの断面積Ｓａを取得して、掘削反力Ｆ［Ｎ］を算出する。
【0062】
図６から図８は、図５に示す突入期間Ｐｈ１の車体１１１の加速度αと掘削反力Ｆとの関係を示すマップＭ１，Ｍ２，Ｍ３である。これらのマップＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、たとえば、様々な大きさの作業車両１００によって、様々な物性の掘削対象Ｏｄを掘削することで得られたデータに基づいて作成され、制御装置１５０を構成する記憶装置に記憶されている。
【0063】
図６のマップＭ１は、たとえば、横軸を掘削反力Ｆ［Ｎ］、縦軸を加速度α［ｍ／ｓ２］とするグラフであり、点線、破線、および実線は、それぞれ、小型の作業車両、中型の作業車両、および大型の作業車両の掘削反力Ｆと加速度αとの関係の一例を示している。図６に示すように、同じ物性の掘削対象Ｏｄを掘削する場合、作業車両１００の大きさおよび重量が大きいほど、加速度αの減少量に対する掘削反力Ｆの増加量は大きくなる。換言すると、同じ加速度αでも、作業車両１００の大きさおよび重量が大きいほど、リフトアーム１２１に作用する掘削対象Ｏｄからの掘削反力Ｆが大きくなる。
【0064】
しかし、リフトアーム１２１に作用する掘削反力Ｆと、車体１１１の加速度αとは、作業車両１００の大きさおよび重量によらず比例関係にある。また、同じ大きさおよび重量の作業車両１００では、掘削対象Ｏｄの物性に応じて、掘削反力Ｆおよび加速度αが変化する。したがって、作業車両１００の大きさおよび重量によらず、掘削反力Ｆと加速度αとの関係に基づいて、掘削対象Ｏｄの物性を判定することができる。
【0065】
図７に示すマップＭ２は、横軸を掘削反力Ｆ［Ｎ］、縦軸を加速度α［ｍ／ｓ２］とするグラフによって構成され、実線は、大型の作業車両の掘削反力Ｆと加速度αとの関係の一例を示している。図７では、一つの直線を示しているが、この直線は、たとえば下上の二点鎖線の間で変化してもよい。図７のマップＭ２は、リフトアーム１２１に作用する掘削反力Ｆおよび車体１１１の加速度αの範囲が異なる複数の領域Ｈ，Ｍ，Ｓを含んでいる。掘削反力Ｆおよび加速度αは、領域Ｈにおいて比較的に大きく、領域Ｍにおいて中程度であり、領域Ｓにおいて比較的に小さくなっている。
【0066】
図８に示すマップＭ３は、横軸を掘削反力Ｆ［Ｎ］、縦軸を加速度α［ｍ／ｓ２］とするグラフによって構成され、リフトシリンダ１３１に作用する掘削反力Ｆおよび車体１１１の加速度αの範囲が異なる複数の領域Ｈ，Ｍ，Ｓが示されている。掘削反力Ｆおよび加速度αは、領域Ｈにおいて比較的に大きく、領域Ｍにおいて中程度であり、領域Ｓにおいて比較的に小さくなっている。
【0067】
図７および図８に示すマップＭ２，Ｍ３において、領域Ｈは、たとえば、大礫など、比較的に硬い掘削対象Ｏｄ、または、比較的に密度が高い掘削対象Ｏｄを含む、類型Ａの掘削対象Ｏｄに対応している。また、領域Ｍは、たとえば、礫岩など、中程度の硬さの掘削対象Ｏｄ、または、中程度の密度の掘削対象Ｏｄを含む、類型Ｂの掘削対象Ｏｄに対応している。また、領域Ｓは、たとえば、砂／シルトなど、比較的に軟らかい掘削対象Ｏｄ、または、比較的に密度が低い掘削対象Ｏｄを含む、類型Ｃの掘削対象Ｏｄに対応している。なお、掘削対象Ｏｄの硬さは、たとえば、掘削対象Ｏｄを構成する材料の弾性波速度に基づいて判定することができる。具体的には、弾性波速度が高いほど硬い材料と言うことができる。
【0068】
すなわち、制御装置１５０は、図７または図８に示すような、突入期間Ｐｈ１の車体１１１の加速度αとリフトアーム１２１に作用する掘削反力Ｆとの関係を示すマップＭ２，Ｍ３を備えている。マップＭ２，Ｍ３は、複数の類型Ａ，Ｂ，Ｃに対応する複数の領域Ｈ，Ｍ，Ｓを含む。マップＭ２，Ｍ３は、たとえば、制御装置１５０を構成する記憶装置に記憶されている。この場合、図４に示す処理Ｐ６において、制御装置１５０は、突入期間Ｐｈ１に記録した加速度αおよび掘削反力Ｆが含まれるマップＭ２，Ｍ３の領域Ｈ，Ｍ，Ｓを判定することにより、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，Ｃを判定する。
【0069】
より具体的には、図４に示す処理Ｐ６において、たとえば、制御装置１５０の検出機能１５１は、処理Ｐ４で記録された加速度αおよび掘削反力Ｆが、図７または図８に示す領域Ｈに含まれる場合、掘削対象Ｏｄが、大礫などの硬い材料を含む類型Ａであることを判定する。また、検出機能１５１は、処理Ｐ４で記録された加速度αおよび掘削反力Ｆが、図７または図８に示す領域Ｍに含まれる場合、掘削対象Ｏｄが、礫岩などの中程度の硬さの材料を含む類型Ｂであることを判定する。
【0070】
また、検出機能１５１は、処理Ｐ４で記録された加速度αおよび掘削反力Ｆが、図７または図８に示す領域Ｓに含まれる場合、掘削対象Ｏｄが、砂／シルトなどの軟らかい材料を含む類型Ｃであることを判定する。また、検出機能１５１は、処理Ｐ４で記録された加速度αおよび掘削反力Ｆが、図７または図８に示すいずれの領域Ｈ，Ｍ，Ｓにも含まれない場合、掘削対象Ｏｄが類型Ｄであることを判定する。検出機能１５１は、たとえば、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，ＣまたはＤを、自動掘削機能１５２および表示装置１７０へ出力し、処理Ｐ６を終了する。
【0071】
次に、制御装置１５０は、たとえば自動掘削機能１５２により、掘削対象Ｏｄが類型Ａであるか否かの判定処理Ｐ７を実行する。この判定処理Ｐ７において、自動掘削機能１５２は、検出機能１５１から入力された掘削対象Ｏｄの類型が、類型Ａである（ＹＥＳ）と判定すると、類型Ａ用の設定を行う処理Ｐ８を実行する。この処理Ｐ８において、自動掘削機能１５２は、制御Ｐ１４における制御パラメータを、類型Ａの掘削対象Ｏｄに応じて設定する。
【0072】
より具体的には、制御装置１５０は、たとえば、制御Ｐ１４における標準制御パラメータと、掘削対象Ｏｄの複数の類型Ａ，Ｂ，Ｃの各々に対応する複数の係数とを備えている。これら標準制御パラメータおよび複数の係数は、たとえば、制御装置１５０を構成する記憶装置に記憶されている。標準制御パラメータは、たとえば、リフトシリンダ１３１を駆動するためのリフトパイロット圧ｌｐｐと、バケットシリンダ１３２を駆動するためのバケットパイロット圧ｂｐｐを含む。
【0073】
作業機１２０による掘削対象Ｏｄの掘削時に、掘削対象Ｏｄが最も硬い材料を含む類型Ａである場合、最も大きい掘削反力Ｆがリフトアーム１２１に作用する。また、掘削対象Ｏｄが類型Ａの材料よりも軟らかい中程度の硬さの材料を含む類型Ｂである場合、類型Ａよりも小さい掘削反力Ｆがリフトアーム１２１に作用する。また、掘削対象Ｏｄが最も軟らかい材料を含む類型Ｃである場合、類型Ｂよりも小さい掘削反力Ｆがリフトアーム１２１に作用する。そのため、標準制御パラメータの係数は、たとえば、類型Ａ用の係数が最も大きくされ、類型Ｂ用の係数は類型Ａ用の係数よりも小さくされ、類型Ｃ用の係数は類型Ｂ用の係数よりも小さくされている。
【0074】
図４に示す類型Ａ用の設定を行う処理Ｐ８において、自動掘削機能１５２は、たとえば、制御Ｐ１４における標準制御パラメータの係数として、記憶装置から類型Ａ用の係数を取得する。その後、自動掘削機能１５２は、処理Ｐ８で取得した類型Ａの掘削対象Ｏｄに対応する係数を制御Ｐ１４の標準制御パラメータに乗じることで、類型Ａに応じた制御パラメータを設定する。その後、制御装置１５０は、設定した制御パラメータを用いて、制御Ｐ１４を実行する。
【0075】
一方、掘削対象Ｏｄが類型Ａであるか否かの判定処理Ｐ７において、自動掘削機能１５２は、検出機能１５１から入力された掘削対象Ｏｄの類型が、類型Ａではない（ＮＯ）と判定すると、掘削対象Ｏｄが類型Ｂであるか否かの判定処理Ｐ９を実行する。この判定処理Ｐ９において、自動掘削機能１５２は、検出機能１５１から入力された掘削対象Ｏｄの類型が、類型Ｂである（ＹＥＳ）と判定すると、類型Ｂ用の設定を行う処理Ｐ１０を実行する。
【0076】
この処理Ｐ１０において、自動掘削機能１５２は、たとえば、制御Ｐ１４における標準制御パラメータの係数として、記憶装置から類型Ｂ用の係数を取得する。その後、自動掘削機能１５２は、処理Ｐ１０で取得した類型Ｂの掘削対象Ｏｄに対応する係数を制御Ｐ１４の標準制御パラメータに乗じることで、類型Ｂに応じた制御パラメータを設定する。その後、制御装置１５０は、設定した制御パラメータを用いて、制御Ｐ１４を実行する。
【0077】
一方、掘削対象Ｏｄが類型Ｂであるか否かの判定処理Ｐ９において、自動掘削機能１５２は、検出機能１５１から入力された掘削対象Ｏｄの類型が、類型Ｂではない（ＮＯ）と判定すると、掘削対象Ｏｄが類型Ｃであるか否かの判定処理Ｐ１１を実行する。この判定処理Ｐ１１において、自動掘削機能１５２は、検出機能１５１から入力された掘削対象Ｏｄの類型が、類型Ｃである（ＹＥＳ）と判定すると、類型Ｃ用の設定を行う処理Ｐ１２を実行する。
【0078】
この処理Ｐ１２において、自動掘削機能１５２は、たとえば、制御Ｐ１４における標準制御パラメータの係数として、記憶装置から類型Ｃ用の係数を取得する。その後、自動掘削機能１５２は、処理Ｐ１２で取得した類型Ｃの掘削対象Ｏｄに対応する係数を制御Ｐ１４の標準制御パラメータに乗じることで、類型Ｃに応じた制御パラメータを設定する。その後、制御装置１５０は、設定した制御パラメータを用いて、制御Ｐ１４を実行する。
【0079】
一方、掘削対象Ｏｄが類型Ｃであるか否かの判定処理Ｐ１１において、自動掘削機能１５２は、検出機能１５１から入力された掘削対象Ｏｄの類型が、類型Ｃではない（ＮＯ）と判定すると、標準設定を行う処理Ｐ１３を実行する。この処理Ｐ１３において、自動掘削機能１５２は、制御Ｐ１４の標準制御パラメータを、類型Ｄに応じた制御パラメータに設定する。その後、制御装置１５０は、設定した制御パラメータを用いて、制御Ｐ１４を実行する。
【0080】
制御Ｐ１４において、制御装置１５０は、たとえば、自動掘削機能１５２により、設定された制御パラメータに基づいて、リフトアーム１２１をリフトさせ、バケットシリンダ１３２をチルトさせることで、掘削対象Ｏｄを自動的に掘削する。
【0081】
図５に示す例において、制御装置１５０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの突入期間Ｐｈ１の完了後の処理Ｐ８、処理Ｐ１０、処理Ｐ１２または処理Ｐ１３により、掘削対象Ｏｄの類型に応じた制御パラメータの係数を取得する。そして、制御装置１５０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの掘削期間Ｐｈ２に、掘削対象Ｏｄの類型に応じて設定された制御パラメータを用いて、制御Ｐ１４を実行する。
【0082】
具体的には、制御装置１５０は、たとえば、時刻ｔ２後の掘削期間Ｐｈ２に制御Ｐ１４を開始する。すると、制御装置１５０は、自動掘削機能１５２により、掘削対象Ｏｄの類型に対応する係数を、制御Ｐ１４の標準制御パラメータに乗じることで、掘削対象Ｏｄの類型に応じた制御パラメータを設定する。そして、自動掘削機能１５２は、設定した制御パラメータを用いて、制御Ｐ１４を実行する。
【0083】
より具体的には、掘削対象Ｏｄが、大礫などの硬い材料を含む類型Ａである場合、制御装置１５０は、他の類型Ｂ，Ｃの掘削対象Ｏｄよりも大きい係数を、標準制御パラメータに乗じることで、類型Ａの掘削対象Ｏｄに適した制御パラメータを算出する。そして、類型Ａの掘削対象Ｏｄに適した制御パラメータを用いて制御Ｐ１４を実行する。
【0084】
制御Ｐ１４の制御パラメータは、たとえば、リフトパイロット圧ｌｐｐとバケットパイロット圧ｂｐｐである。制御装置１５０は、たとえば、類型Ａの掘削対象Ｏｄに適したリフトパイロット圧ｌｐｐとバケットパイロット圧ｂｐｐを算出し、そのリフトパイロット圧ｌｐｐおよびバケットパイロット圧ｂｐｐに応じた制御信号ｌｃｓ，ｂｃｓを、図２に示すパイロットバルブ１３５に出力する。
【0085】
リフトパイロットバルブ１３５ａは、制御装置１５０からの制御信号ｌｃｓに基づいて、類型Ａの掘削対象Ｏｄの掘削に適したリフトパイロット圧ｌｐｐを生成する。これにより、図２に示すリザーバ１３６からポンプ１３３によって送出された流体が、リフト制御弁１３４ａを介して所定の流量でリフトシリンダ１３１のシリンダチューブのボトム側へ流入する。その結果、制御装置１５０は、リフトシリンダ１３１のピストンロッドのストロークを増加させ、図１に示すリフトアーム１２１のリフト量を増加させ、類型Ａの掘削対象Ｏｄに適した制御Ｐ１４を行うことができる。
【0086】
バケットパイロットバルブ１３５ｂは、制御装置１５０からの制御信号ｂｃｓに基づいて、類型Ａの掘削対象Ｏｄの掘削に適したバケットパイロット圧ｂｐｐを生成する。これにより、図２に示すリザーバ１３６からポンプ１３３によって送出された流体が、バケット制御弁１３４ｂを介して所定の流量でバケットシリンダ１３２のシリンダチューブのボトム側へ流入する。その結果、制御装置１５０は、バケットシリンダ１３２のピストンロッドのストロークを増加させ、図１に示すバケット１２２のチルト量を増加させ、類型Ａの掘削対象Ｏｄに適した制御Ｐ１４を行うことができる。
【0087】
同様に、掘削対象Ｏｄが他の類型Ｂ，Ｃである場合にも、制御装置１５０は、各類型に応じて設定された係数を、標準制御パラメータに乗じることで、掘削対象Ｏｄに適した制御パラメータを算出する。そして、制御装置１５０は、各類型の掘削対象Ｏｄに適した制御パラメータを用いて制御Ｐ１４を実行する。したがって、制御装置１５０は、各類型の掘削対象Ｏｄに適した制御Ｐ１４を行うことができる。制御Ｐ１４の完了後、制御装置１５０は、図４に示す処理フローを終了する。
【0088】
以上のように、本実施形態の作業車両１００は、車体１１１と、一端側がその車体１１１に回動可能に取り付けられたリフトアーム１２１と、そのリフトアーム１２１の他端側に回動可能に取り付けられたバケット１２２と、を備えている。また、作業車両１００は、車体１１１の加速度αを検出する加速度センサと、掘削対象Ｏｄからリフトアーム１２１に作用する掘削反力Ｆを検出する掘削反力検出装置としての圧力センサ１４２と、バケット１２２およびリフトアーム１２１の動作を制御する制御装置１５０と、を備えている。そして、制御装置１５０は、掘削反力Ｆが増加する掘削対象Ｏｄへの突入期間Ｐｈ１における加速度センサ１４５により検出された加速度αおよび圧力センサ１４２により検出された掘削反力Ｆに基づいて掘削対象Ｏｄを複数の類型Ａ，Ｂ，Ｃに分類し、分類された類型Ａ，Ｂ，Ｃに応じて制御Ｐ１４の制御パラメータを設定し、設定された制御パラメータを用いて制御Ｐ１４を実行してバケット１２２およびリフトアーム１２１の動作を制御する。
【0089】
この構成により、本実施形態の作業車両１００は、従来の装置よりも掘削対象Ｏｄとなる物質の硬さを短時間で判定し、従来の装置よりも高い効率で掘削対象Ｏｄとなる物質を掘削することができる。より具体的には、従来の装置では、物質状態が確定しないままバケットがチルト動作を開始すると、作業装置を動作させるためのパラメータが掘削対象に適した適切な値に変更されず、リフト動作およびチルト動作の効率が低下するおそれがある。
【0090】
これに対し、本実施形態の作業車両１００において、制御装置１５０は、バケット１２２を掘削対象Ｏｄに突入させる突入期間Ｐｈ１の加速度αおよび掘削反力Ｆに基づいて、掘削対象Ｏｄを物性に応じた類型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分類することができる。また、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、加速度αと掘削反力Ｆのみで簡単に判定することができる。したがって、掘削対象Ｏｄを硬さなどの物性に基づく類型Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分類するために要する時間を削減することができ、従来の装置よりも掘削対象Ｏｄとなる物質の硬さなどの物性を短時間で判定することができる。
【0091】
また、本実施形態の作業車両１００において、制御装置１５０は、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，Ｃに応じて設定された制御パラメータを用いて、制御Ｐ１４を実行する。これにより、制御装置１５０は、掘削対象Ｏｄの物性に基づく類型Ａ，Ｂ，Ｃに適した制御Ｐ１４を実行することができ、バケット１２２およびリフトアーム１２１を効率よく駆動させて、異なる物性の掘削対象Ｏｄの掘削を高い効率で行うことが可能になる。
【0092】
また、本実施形態の作業車両１００において、制御装置１５０は、突入期間Ｐｈ１における加速度センサ１４５により検出された加速度αと掘削反力検出装置としての圧力センサ１４２により検出された掘削反力Ｆとの関係を示すマップＭ２，Ｍ３であって、複数の類型Ａ，Ｂ，Ｃに対応する複数の領域Ｈ，Ｍ，Ｓを含むマップＭ２，Ｍ３を備えている。制御装置１５０は、突入期間Ｐｈ１に記録した加速度αおよび掘削反力Ｆが含まれるマップＭ２，Ｍ３の領域Ｈ，Ｍ，Ｓを判定することにより、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，Ｃを判定する。この構成により、突入期間Ｐｈ１に記録した加速度αおよび掘削反力Ｆに基づいて、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，Ｃを容易かつ短時間に判定することが可能になる。
【0093】
また、本実施形態の作業車両１００において、突入期間Ｐｈ１は、掘削対象Ｏｄへ向けて移動する車体１１１の加速度αが負になってからゼロ以上になるまでの期間である。この構成により、制御装置１５０は、車体１１１の加速度αに基づいて、突入期間Ｐｈ１の開始と終了を判定することが可能になる。なお、制御装置１５０は、リフトシリンダ１３１の内部の流体の圧力ｐ１に基づいて、突入期間Ｐｈ１の開始と終了を判定してもよい。
【0094】
また、本実施形態の作業車両１００は、リフトアーム１２１を動作させるリフトシリンダ１３１と、バケット１２２を動作させるバケットシリンダ１３２と、を備えている。また、制御装置１５０は、リフトシリンダ１３１を駆動するためのリフトパイロット圧ｌｐｐとバケットシリンダ１３２を駆動するためのバケットパイロット圧ｂｐｐとを含む標準制御パラメータと、掘削対象Ｏｄの硬さに応じて複数の類型Ａ，Ｂ，Ｃの各々に対応する複数の係数と、を備えている。そして、制御装置１５０は、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，Ｃに対応する係数を標準制御パラメータに乗じることで、類型Ａ，Ｂ，Ｃに応じた制御パラメータを設定する。この構成により、掘削対象Ｏｄの類型Ａ，Ｂ，Ｃに適した制御Ｐ１４の制御パラメータを設定することができ、制御Ｐ１４において掘削対象Ｏｄの掘削を効率よく行うことが可能になる。
【0095】
また、本実施形態の作業車両１００は、圧油を吐出する油圧ポンプとしてのポンプ１３３と、そのポンプ１３３から吐出された圧油によりリフトアーム１２１を動作させるリフトシリンダ１３１と、リフトシリンダ１３１の圧力ｐ１を検出する圧力センサ１４２と、を備えている。そして、制御装置１５０は、圧力センサ１４２により検出された圧力ｐ１とリフトシリンダ１３１の断面積とに基づいて、掘削反力Ｆを算出する。この構成により、作業車両１００が一般的に備えている圧力センサ１４２を用いて、掘削反力Ｆを検出することが可能になる。
【0096】
以上説明したように、本実施形態によれば、従来の装置よりも掘削対象Ｏｄの物性を短時間で判定し、従来の装置よりも高い効率で掘削対象Ｏｄの掘削を行うことができる作業車両１００を提供することができる。
【0097】
以上、図面を用いて本開示に係る作業車両の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。たとえば、前述の実施形態では、掘削対象Ｏｄを三つの類型Ａ，Ｂ，Ｃに分類する例を説明したが、掘削対象Ｏｄの類型は、たとえば、二つでもよく、四つ以上の複数であってもよい。掘削対象Ｏｄの類型の数を増加させることで、あらゆる掘削対象Ｏｄをいずれかの類型に分類することが可能になる。また、掘削対象Ｏｄの類型の判定は、掘削サイクルごとに行ってもよい。また、掘削対象Ｏｄの類型が掘削サイクル間で頻繁に変化する場合でも、制御装置１５０は、制御パラメータの係数を変更することで、掘削対象Ｏｄの類型に適した制御Ｐ１４を容易に実行することができる。
【符号の説明】
【0098】
１００ 作業車両、１１１ 車体、１２１ リフトアーム、１２２ バケット、１３１ リフトシリンダ、１３３ ポンプ（油圧ポンプ）、１４０ 検出装置、１４２ 圧力センサ（掘削反力検出装置）、１４５ 加速度センサ、１５０ 制御装置、Ａ 類型、Ｂ 類型、Ｃ 類型、Ｆ 掘削反力、Ｈ 領域、Ｍ 領域、Ｍ２ マップ、Ｍ３ マップ、Ｏｄ 掘削対象、ｐ１ 圧力、Ｐ１４ 制御、Ｐｈ１ 突入期間、Ｓ 領域、α 加速度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】