特許 7455568 作業機械、計測方法およびシステム

(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】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】作業機械、計測方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240318BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 M

E02F9/26 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019226409

(22)【出願日】2019-12-16

(65)【公開番号】P2021095710

(43)【公開日】2021-06-24

【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

(72)【発明者】

【氏名】竹中 唯太

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００６／０９８２１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９１２４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５０８１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６６３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９００７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機械であって、
走行輪と、
前記走行輪が取り付けられる機械本体と、
前記機械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、
前記機械本体に取り付けられ、前記ブームを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの推力と前記作業機械の対地加速度と前記ブームに関するモーメントのつり合いの式とに基づいて前記バケット内の積荷の質量を算出するコントローラと、を備えた、作業機械。

【請求項2】

前記アクチュエータは油圧シリンダであり、
前記油圧シリンダのシリンダ圧力を検知する圧力センサをさらに備え、
前記コントローラは、前記圧力センサにより検知されたシリンダ圧力に基づいて前記アクチュエータの推力を算出する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記作業機械の前記対地加速度を検知する加速度センサをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記加速度センサは、前記機械本体に取り付けられている、請求項３に記載の作業機械。

【請求項5】

前記コントローラは、前記作業機械のピッチング方向の角速度に基づいて前記作業機械の前記対地加速度を算出し、算出された前記作業機械の前記対地加速度に基づいて前記バケット内の積荷の質量を算出する、請求項１または請求項２に記載の作業機械。

【請求項6】

前記コントローラは、前記対地加速度として、前記作業機械の前後方向の加速度および前記作業機械の上下方向の加速度に基づいて前記バケット内の積荷の質量を算出する、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】

走行輪と、前記走行輪が取り付けられる機械本体と、前記機械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、前記機械本体に取り付けられ前記ブームを駆動するアクチュエータと、を有する作業機械における前記バケット内の積荷の質量を計測する計測方法であって、
前記アクチュエータの推力に関する情報を取得するステップと、
前記作業機械の対地加速度を取得するステップと、
前記アクチュエータの推力に関する情報と前記作業機械の前記対地加速度と前記ブームに関するモーメントのつり合いの式とに基づいて前記バケット内の積荷の質量を算出するステップと、を備えた、計測方法。

【請求項8】

前記バケット内の積荷の質量を算出するステップは、前記作業機械の走行中における前記バケット内の積荷の質量を算出する、請求項７に記載の計測方法。

【請求項9】

作業機械を制御するシステムであって、
走行輪と、
前記走行輪が取り付けられる機械本体と、
前記機械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、
前記機械本体に取り付けられ、前記ブームを駆動するアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータの推力と前記作業機械の対地加速度と前記ブームに関するモーメントのつり合いの式とに基づいて前記バケット内の積荷の質量を算出する、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、計測方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ホイールローダなどの作業機械において、バケット内の積載重量を推定する方法が、たとえば特開２０１７－８６３３号公報（特許文献１参照）に開示されている。特許文献１では、バケット内の積載重量を推定するために、ブーム角度とボトム圧との関係を定義したリストが用いられる。このリストには、バケットが空荷の状態と、定格重量積載の状態と、定格重量の所定割合の荷が積載された状態との各々におけるブーム角度とボトム圧との関係が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－８６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１における積載重量の推定方法では、上記リストに示された状態以外の重量の積荷がバケット内に積載されていると、積載重量を精度良く推定することができない。

【0005】

また特許文献１では、測定された積荷重量が作業機械の走行時における車体全体の振動の影響を受ける。このため作業機械の走行中にバケット内の積載量を精度良く推定することができない。

【0006】

本開示の目的は、作業機械の走行時にバケット内の積荷質量を精度良く推定できる作業機械、計測方法およびシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の作業機械は、走行輪と、機械本体と、ブームと、バケットと、アクチュエータと、コントローラとを備えている。機械本体には、走行輪が取り付けられる。ブームは、機械本体に取り付けられる。バケットは、ブームに取り付けられる。アクチュエータは、機械本体に取り付けられ、ブームを駆動する。コントローラは、アクチュエータの推力と作業機械の対地加速度とに基づいてバケット内の積荷の質量を算出する。

【0008】

本開示の計測方法は、作業機械におけるバケット内の積荷の質量を計測する計測方法である。作業機械は、走行輪と、走行輪が取り付けられる機械本体と、機械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、機械本体に取り付けられブームを駆動するアクチュエータとを有している。この計測方法は、以下のステップを備えている。

【0009】

アクチュエータの推力に関する情報が取得される。作業機械の対地加速度が取得される。アクチュエータの推力に関する情報と作業機械の対地加速度とに基づいてバケット内の積荷の質量が算出される。

【0010】

本開示のシステムは、作業機械を制御するシステムであって、走行輪と、機械本体と、ブームと、バケットと、アクチュエータとを備えている。機械本体には、走行輪が取り付けられる。ブームは、機械本体に取り付けられる。バケットは、ブームに取り付けられる。アクチュエータは、機械本体に取り付けられ、ブームを駆動する。アクチュエータの推力と作業機械の対地加速度とに基づいてバケット内の積荷の質量が算出される。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、作業機械の走行時にバケット内の積荷質量を精度良く推定できる作業機械、計測方法およびシステムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】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2】実施の形態１に係る作業機械におけるバケット内の積荷質量を計測するコントローラの機能ブロックを示す図である。

【図3】実施の形態１に係る作業機械におけるバケット内の積荷質量を計測する計測方法を示すフロー図である。

【図4】実施の形態２に係る作業機械において積荷質量を算出するために必要な作業機械の各点を説明するための図である。

【図5】実施の形態２に係る作業機械におけるバケット内の積荷質量を計測するコントローラの機能ブロックを示す図である。

【図6】実施の形態２に係る作業機械のピッチ振動による角速度に基づいて積荷質量を計測する計測方法を示すフロー図である。

【図7】ピッチング方向の回転振動中心の座標を計算により取得して積荷質量の計測に用いる計測方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

（実施の形態１）
＜作業機械の構成＞
実施の形態１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。

【0015】

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。

【0016】

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および操作装置などが配置されている。ホイールローダ１の機械本体には、作業機３および走行装置４が取り付けられている。作業機３は機械本体の前方に配置されており、機械本体の最後端にはカウンタウエイト６が設けられている。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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（アクチュエータ）と、バケットシリンダ１９とを含んでいる。

【0020】

ブーム１５の基端部は、ブームピン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。

【0021】

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、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。

【0022】

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。

【0023】

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の他方側に位置する第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の前フレーム１１に接続されている。

【0024】

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。バケット１４は、ブーム１５に対して回転可能である。

【0025】

バケットシリンダ１９の一端は機械本体の前フレーム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。

【0026】

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。

【0027】

ホイールローダ１は、ブームシリンダ１８の推力Ｆ_boom（ブームシリンダ力）に関する情報を検知するセンサをさらに有している。

【0028】

ブームシリンダ１８の推力Ｆ_boom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。

【0029】

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。

【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、バケット角度に関する情報を検知するセンサとを含む。

【0031】

作業機３の姿勢に関する情報とは、寸法Ｌ１である。寸法Ｌ１は、ブームピン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。

【0032】

ブーム角度は、機械本体の前フレーム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。

【0033】

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。

【0034】

また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（たとえばキャブ５）に取り付けられている。

【0035】

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。

【0036】

また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。

【0037】

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。作業機３の重心ＧＣ１の位置に関する情報とは、寸法Ｌ２ｘおよび寸法Ｌ２ｙである。

【0038】

寸法Ｌ２ｘは、重心ＧＣ１とブームピン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Ｌ２ｙは、重心ＧＣ１とブームピン２１との間の寸法であって、ホイールローダ１の上下方向に沿う寸法である。

【0039】

本明細書中において、ホイールローダ１の前後方向とは、ホイールローダ１が直進走行する方向をいう。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が前方向であり、前方向と反対側が後方向である。ホイールローダ１の上下方向とは、ホイールローダ１が載置されている地表面に直交する方向である。ホイールローダ１を基準にして地表面のある側が下側であり、空のある側が上側である。

【0040】

寸法Ｌ２ｘは、ホイールローダ１が水平な地表面に載置されている状態においては、重心ＧＣ１とブームピン２１との間の水平方向に沿う寸法である。また寸法Ｌ２ｙは、ホイールローダ１が水平な地表面に載置されている状態においては、重心ＧＣ１とブームピン２１との間の鉛直方向に沿う寸法である。

【0041】

また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。バケット１４内の積荷の重心ＧＣ２の位置に関する情報は、寸法Ｌ３ｘおよび寸法Ｌ３ｙである。

【0042】

寸法Ｌ３ｘは、重心ＧＣ２とブームピン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Ｌ３ｙは、重心ＧＣ２とブームピン２１との間の寸法であって、ホイールローダ１の上下方向に沿う寸法である。

【0043】

寸法Ｌ３ｘは、ホイールローダ１が水平な地表面に載置されている状態においては、重心ＧＣ２とブームピン２１との間の水平方向に沿う寸法である。また寸法Ｌ３ｙ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とブームピン２１との間の鉛直方向に沿う寸法である。

【0044】

ホイールローダ１は、ホイールローダ１（作業機械）の対地加速度を検知する加速度センサ４０をさらに有していている。この加速度センサ４０として、たとえばＩＭＵが用いられてもよい。加速度センサ４０は、作業機３（ブーム１５、ベルクランク１６、バケット１４）および機械本体のいずれかに取り付けられている。加速度センサ４０が機械本体に取り付けられる場合、前フレーム１１および後フレーム１２のいずれかに取り付けられている。

【0045】

対地加速度とは、地表面に対するホイールローダ１の加速度である。対地加速度は、地表面に対して、前後方向の加速度ａｘと、上下方向の加速度ａｙとを含む。また加速度センサ４０は、ホイールローダ１のピッチング方向における回転角速度ωも測定可能である。

【0046】

前後方向の加速度ａｘは、ホイールローダ１が直進走行する方向の加速度である。前後方向の加速度ａｘは、ホイールローダ１が水平な地表面に載置されている状態においては、水平方向の加速度である。上下方向の加速度ａｙは、地表面に直交する方向の加速度である。上下方向の加速度ａｙは、ホイールローダ１が水平な地表面に載置されている状態においては、鉛直方向の加速度である。

【0047】

またホイールローダ１におけるホイールローダ１の対地加速度を検知する加速度センサとして、ジャイロセンサ（角速度センサ）、車速センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）、撮像デバイス３９が用いられてもよい。

【0048】

＜コントローラの機能ブロック＞
次に、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２を用いて説明する。

【0049】

図２は、図１に示す作業機械におけるバケット内の積荷質量を計測するコントローラの機能ブロックを示す図である。図２に示されるように、コントローラ５０は、ブームシリンダ力算出部５０ａと、対地加速度算出部５０ｂと、作業機姿勢算出部５０ｃと、重心位置算出部５０ｄと、ブームに関するモーメントのつり合い式生成部５０ｅと、積荷質量算出部５０ｆと、記憶部５０ｇとを有している。

【0050】

ブームシリンダ力算出部５０ａは、ブームシリンダ１８のボトム圧を圧力センサ３１ｂから取得する。ブームシリンダ力算出部５０ａは、ブームシリンダ１８のヘッド圧を圧力センサ３１ｈから取得する。

【0051】

ブームシリンダ力算出部５０ａ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ブームシリンダ力Ｆ_boomを算出する。具体的には、ブームシリンダ力算出部５０ａ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ブームシリンダ力Ｆ_boomを算出する。ブームシリンダ力算出部５０ａは、取得したブームシリンダ１８のボトム圧のみからブームシリンダ力Ｆ_boomを算出してもよい。ブームシリンダ力算出部５０ａは、算出したブームシリンダ力Ｆ_boomを、ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅへ出力する。

【0052】

対地加速度算出部５０ｂは、ホイールローダ１の対地加速度を加速度センサ４０から取得する。対地加速度算出部５０ｂは、加速度センサ４０から取得した対地加速度から、ホイールローダ１の地表面に対する前後方向の加速度ａｘと、上下方向の加速度ａｙとを算出する。対地加速度算出部５０ｂは、算出した対地加速度ａｘ、ａｙを、ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅへ出力する。

【0053】

なお前後方向の加速度ａｘおよび上下方向の加速度ａｙは、コントローラ５０が算出するのではなく、加速度センサ４０が計測してコントローラ５０に出力されてもよい。

【0054】

作業機姿勢算出部５０ｃは、ブーム角度に関する情報をポテンショメータ３３、ストロークセンサ３５、ＩＭＵ３７、撮像デバイス３９などから取得する。作業機姿勢算出部５０ｃは、バケット角度に関する情報をポテンショメータ３４、ストロークセンサ３６、ＩＭＵ３８、撮像デバイス３９などから取得する。

【0055】

作業機姿勢算出部５０ｃは、ブーム角度に関する情報とバケット角度に関する情報とに基づいて寸法Ｌ１を算出する。作業機姿勢算出部５０ｃは、算出した寸法Ｌ１を、ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅへ出力する。

【0056】

重心位置算出部５０ｄは、ブーム角度に関する情報をポテンショメータ３３、ストロークセンサ３５、ＩＭＵ３７、撮像デバイス３９などから取得する。作業機姿勢算出部５０ｃは、バケット角度に関する情報をポテンショメータ３４、ストロークセンサ３６、ＩＭＵ３８、撮像デバイス３９などから取得する。

【0057】

重心位置算出部５０ｄは、ブーム角度に関する情報とバケット角度に関する情報とに基づいて、寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙを算出する。重心位置算出部５０ｄは、算出した寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙを、ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅへ出力する。

【0058】

記憶部５０ｇは、作業機３全体の質量Ｍ１、重力加速度ｇなどを記憶している。記憶部５０ｇには、コントローラ５０外部の入力部５１から質量Ｍ１、重力加速度ｇなどの情報が入力されてもよい。記憶部５０ｇは、コントローラ５０に含まれておらず、コントローラ５０の外部に配置されていてもよい。

【0059】

ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅは、記憶部５０ｇから作業機３全体の質量Ｍ１と重力加速度ｇとを取得する。

【0060】

ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅは、取得したブームシリンダ力Ｆ_boomと、対地加速度ａｘ、ａｙと、寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、質量Ｍ１、Ｍ２と、重力加速度ｇとから、ブームに関するモーメントのつり合いの式（１）を生成する。式（１）におけるＭ２は、バケット１４内の積荷の質量である。

【0061】

【数1】

【0062】

式（１）におけるブームシリンダ力Ｆ_boomの単位はＮであり、対地加速度ａｘ、ａｙおよび重力加速度ｇの単位はｍ／ｓ²である。また寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙの単位はｍであり、質量Ｍ１、Ｍ２の単位はｋｇである。

【0063】

ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅは、式（１）を積荷質量算出部５０ｆへ出力する。

【0064】

積荷質量算出部５０ｆは、式（１）を以下の式（２）のように質量Ｍ２について解く。これにより積荷質量算出部５０ｆは、バケット１４内の積荷の質量Ｍ２を算出することができる。

【0065】

【数2】

【0066】

上式（２）に示されるように、コントローラ５０は、ブームシリンダ力Ｆ_boomと、対地加速度ａｘ、ａｙと、寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、質量Ｍ１と、重力加速度ｇとに基づいて、質量Ｍ２を算出する。

【0067】

積荷質量算出部５０ｆは、算出した質量Ｍ２をコントローラ５０外の表示部５２に出力する。表示部５２は、たとえばキャブ５（図１）内に配置されていてもよく、またホイールローダ１から離れた遠隔地に配置されていてもよい。表示部５２は、算出した質量Ｍ２または重量Ｍ２×ｇを画面に表示する。これによりキャブ５内でホイールローダ１を操作するオペレータ、遠隔地でホイールローダ１の動作を監視する監視者などがバケット１４内の積荷質量Ｍ２または積荷重量Ｍ２×ｇを認識することができる。

【0068】

なお入力部５１および表示部５２の各々は、コントローラ５０と有線で接続されていてもよく、また無線で接続されていてもよい。

【0069】

＜積荷質量Ｍ２の計測方法＞
次に、本実施の形態に係る積荷質量Ｍ２の計測方法について図１～図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係る作業機械におけるバケット内の積荷質量を計測する計測方法を示すフロー図である。

【0070】

ホイールローダ１の走行中に、ホイールローダ１におけるホイールローダ１の対地加速度が、図１に示される加速度センサ４０により計測される。計測された対地加速度は、図２で示されるコントローラ５０により取得される（ステップＳ１ａ：図３）。

【0071】

また対地加速度の計測時に、ブーム角度に関する情報が計測される。ブーム角度に関する情報は、たとえば図１に示されるポテンショメータ３３により計測される。ポテンショメータ３３は、機械本体の前フレーム１１に対するブーム１５の回転角度を計測する。

【0072】

ブーム角度に関する情報は、ストロークセンサ３５により計測されるブームシリンダ１８のストローク長さであってもよい。またブーム角度に関する情報は、ＩＭＵ３７により計測されるブーム１５の３軸の角度（または角速度）および加速度であってもよく、また撮像デバイス３９により撮像される画像であってもよい。

【0073】

上記のように計測されたブーム角度に関する情報は、図２に示されるコントローラ５０により取得される（ステップＳ１ｂ：図３）。

【0074】

また対地加速度の計測時に、バケット角度に関する情報が計測される。バケット角度に関する情報は、たとえば図１に示されるポテンショメータ３４により計測される。ポテンショメータ３４は、ブーム１５に対するベルクランク１６の回転角度を計測する。

【0075】

バケット角度に関する情報は、ストロークセンサ３６により計測されるバケットシリンダ１９のストローク長さであってもよい。またバケット角度に関する情報は、ＩＭＵ３８により計測されるチルトロッド１７の３軸の角度（または角速度）および加速度であってもよく、また撮像デバイス３９により撮像される画像であってもよい。

【0076】

上記のように計測されたバケット角度に関する情報は、図２に示されるコントローラ５０により取得される（ステップＳ１ｃ：図３）。

【0077】

また対地加速度の計測時に、ブーム１５を駆動するアクチュエータの推力に関する情報が計測される。ブーム１５を駆動するアクチュエータの推力に関する情報は、たとえば図１に示されるブームシリンダ１８のシリンダ圧力である。ブームシリンダ１８のボトム圧は圧力センサ３１ｂにより計測され、ヘッド圧は圧力センサ３１ｈにより計測される。なおブームシリンダ１８のボトム圧のみがアクチュエータの推力に関する情報として計測されてもよい。

【0078】

上記のように計測されたブーム１５を駆動するアクチュエータの推力に関する情報（ブームシリンダ１８のシリンダ圧力）は、図２に示されるコントローラ５０により取得される（ステップＳ１ｄ：図３）。コントローラ５０が取得するアクチュエータの推力に関する情報は、ブームシリンダ１８のボトム圧とヘッド圧との双方であってもよく、ボトム圧のみであってもよい。

【0079】

この後、コントローラ５０は、取得したブーム角度に関する情報とバケット角度に関する情報とに基づいて、作業機３の姿勢に関する寸法Ｌ１と、作業機３の重心ＧＣ１の位置を表す寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙと、積荷重心ＧＣ２の位置を表す寸法Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙとを算出する（ステップＳ２：図３）。

【0080】

寸法Ｌ１は、図２における作業機姿勢算出部５０ｃにより算出される。寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙは、図２における重心位置算出部５０ｄにより算出される。

【0081】

またコントローラ５０は、取得したシリンダ圧力に基づいて、ブームシリンダ力Ｆ_boom（アクチュエータの推力）を算出する（ステップＳ３：図３）。ブームシリンダ力Ｆ_boomは、図２におけるブームシリンダ力算出部５０ａにより算出される。

【0082】

またコントローラ５０は、取得した対地加速度に基づいて、ホイールローダ１の前後方向の対地加速度ａｘと上下方向の対地加速度ａｙとを算出する（ステップＳ４：図３）。対地加速度ａｘ、ａｙは、図２における対地加速度算出部５０ｂにより算出される。

【0083】

この後、コントローラ５０は、バケット４内の積荷の質量Ｍ２を算出する（ステップＳ５：図３）。積荷質量Ｍ２の算出は、上記により算出された対地加速度ａｘ、ａｙと、寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、ブームシリンダ力Ｆ_boomと、図２の記憶部に記憶された作業機３全体の質量Ｍ１および重力加速度ｇとを、上式（２）に代入することにより行なわれる。積荷質量Ｍ２の算出は、図２における積荷質量算出部５０ｆにより行われる。

【0084】

以上によりホイールローダ１の走行中におけるバケット１４内の積荷の質量Ｍ２がコントローラ５０により算出される。

【0085】

なお寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙの算出（ステップＳ２）と、ブームシリンダ力Ｆ_boomの算出（ステップＳ３）と、対地加速度ａｘ、ａｙの算出（ステップＳ４）との順序は図３に示された順序に限定されるものではなく、任意に設定されてもよい。また寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙの算出（ステップＳ２）と、ブームシリンダ力Ｆ_boomの算出（ステップＳ３）と、対地加速度ａｘ、ａｙの算出（ステップＳ４）とは同時に行なわれてもよい。

【0086】

＜作用効果＞
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。

【0087】

ホイールローダ１の走行時にはホイールローダ１全体に振動が生じる。特にタイヤを有するホイールローダのような作業機械１では、走行時におけるタイヤのたわみによって作業機械１の全体に前後方向および上下方向の振動が生じる。このような走行時における振動により、作業機械１の積荷質量Ｍ２の計測は影響を受ける。

【0088】

本実施の形態においては、上式（２）に示されるように、ブームシリンダ力Ｆ_boomだけでなく、作業機械１の対地加速度ａｘ、ａｙに基づいてバケット１４内の積荷の質量Ｍ２が算出される。このためホイールローダ１の走行時における振動の影響を考慮してバケット１４内の積荷の質量Ｍ２を算出することが可能となる。これにより作業機械１が走行中においても、バケット１４内の積荷質量Ｍ２を精度良く算出することが可能となる。

【0089】

また本実施の形態においては、上式（２）に示されるようにモーメントのつり合いの式にシリンダ力Ｆ_boomだけでなく対地加速度ａｘ、ａｙも含まれている。このためバケット１４内の積荷質量を一旦算出した後に走行時の振動の影響を補正するための較正が不要となる。これにより作業機械１が走行中において、バケット１４内の積荷質量Ｍ２を簡易に算出することが可能となる。

【0090】

以上により本実施の形態によれば、作業機械１の走行時にバケット１４内の積荷質量Ｍ２を簡易かつ精度良く推定することができる。

【0091】

また本実施の形態においては、ブームシリンダ１８のシリンダ圧力が圧力センサ３１ｂ、３１ｈにより計測される。これにより、計測されたブームシリンダ１８のシリンダ圧力に基づいてブームシリンダ力Ｆ_boomを算出することができ、ブームシリンダ力Ｆ_boomに基づいてバケット１４内の積荷質量Ｍ２を算出することができる。

【0092】

また本実施の形態においては、作業機械の対地加速度が加速度センサ４０により検知される。これにより作業機械の対地加速度ａｘ、ａｙに基づいてバケット１４内の積荷質量Ｍ２が算出可能となる。

【0093】

また本実施の形態においては、加速度センサ４０は、作業機械の対地加速度として、作業機械の前後方向の加速度ａｘおよび作業機械の上下方向の加速度ａｙを検知する。これにより前後方向の対地加速度ａｘおよび上下方向の対地加速度ａｙを考慮してバケット１４内の積荷の質量Ｍ２を算出することが可能となる。

【0094】

また本実施の形態においては、作業機械１の走行中におけるバケット１４内の積荷質量Ｍ２が算出される。これによりホイールローダ１の走行時における振動の影響を考慮してバケット１４内の積荷質量Ｍ２を算出することが可能となる。

【0095】

（実施の形態２）
作業機械１のピッチング方向の回転角速度ωの影響を考慮してバケット１４内の積荷質量Ｍ２が算出されてもよい。以下、そのことについて説明する。

【0096】

＜作業機械における各点の説明＞
まず本実施の形態に係る積荷質量Ｍ２を算出するために必要な作業機械１の各点について説明する。

【0097】

図４は、実施の形態２に係る作業機械において積荷質量を算出するために必要な作業機械の各点を説明するための図である。図４に示されるように、点ＳＰは加速度センサ４０の搭載位置を示している。点ＧＣ４は作業機械１全体のピッチング方向の振動中心を示している。点ＧＣ１は作業機３の重心位置を示している。点ＧＣ２はバケット１４内の積荷の重心位置を示している。

【0098】

加速度センサ４０の搭載位置ＳＰの座標は（ｘｓ，ｙｓ）であり、ピッチングの振動中心ＧＣ４の座標は（ｘ４，ｙ４）である。作業機３の重心ＧＣ１の座標は（ｘ１，ｙ１）であり、バケット１４内の積荷の重心ＧＣ２の座標は（ｘ２，ｙ２）である。本変形例における計算では、ピッチングの振動中心ＧＣ４の座標（ｘ４，ｙ４）が原点とされる。

【0099】

＜コントローラの機能ブロック＞
次に、図１、図４に示す作業機械１のバケット１４内の積荷質量Ｍ２を計測するコントローラ５０の機能ブロックについて図５を用いて説明する。

【0100】

図５は、実施の形態２に係る作業機械におけるバケット内の積荷質量を計測するコントローラの機能ブロックを示す図である。図５に示されるように、本実施の形態のコントローラ５０は、作業機械１のピッチング方向の角速度ω（図４）に基づいて作業機械１の対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙを算出し、算出された対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙに基づいてバケット１４内の積荷の質量Ｍ２を算出する。

【0101】

コントローラ５０は、実施の形態１と同様、ブームシリンダ力算出部５０ａと、対地加速度算出部５０ｂと、作業機姿勢算出部５０ｃと、重心位置算出部５０ｄと、ブームに関するモーメントのつり合い式生成部５０ｅと、積荷質量算出部５０ｆと、記憶部５０ｇとを有している。

【0102】

実施の形態１と同様、ブームシリンダ力算出部５０ａはブームシリンダ力Ｆ_boomを算出し、作業機姿勢算出部５０ｃは寸法Ｌ１を算出し、重心位置算出部５０ｄは寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙを算出する。算出されたブームシリンダ力Ｆ_boom、寸法Ｌ１、および寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙは、ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅへ出力される。

【0103】

また重心位置算出部５０ｄは、ブーム角度に関する情報とバケット角度に関する情報とに基づいて、作業機３の重心ＧＣ１の座標（ｘ１，ｙ１）と、バケット１４内の積荷の重心ＧＣ２の座標（ｘ２，ｙ２）とを算出する。重心位置算出部５０ｄは、算出した座標（ｘ１，ｙ１）および座標（ｘ２，ｙ２）を対地加速度算出部５０ｂへ出力する。

【0104】

対地加速度算出部５０ｂは、作業機械１の対地加速度ａｓｘ、ａｓｙと対地角速度ωとを加速度センサ４０から取得する。対地加速度ａｓｘ、ａｓｙと対地角速度ωとは、それぞれ加速度センサ４０の搭載位置ＳＰ（図４）における前後方向の加速度ａｓｘ、上下方向の加速度ａｓｙ、および対地角速度ωである。

【0105】

対地加速度算出部５０ｂは、座標（ｘ１，ｙ１）および座標（ｘ２，ｙ２）を重心位置算出部５０ｄから取得する。また対地加速度算出部５０ｂは、記憶部５０ｇから加速度センサ４０の搭載位置ＳＰにおける座標（ｘｓ，ｙｓ）を取得する。

【0106】

対地加速度算出部５０ｂは、取得した対地角速度ωを時間微分することにより対地角加速度αを算出する。

【0107】

対地加速度算出部５０ｂは、取得した対地加速度ａｓｘ、ａｓｙ、対地角速度ωおよび座標（ｘｓ，ｙｓ）と、算出した対地角加速度αとから、以下の式（３）に基づいて加速度ａ４ｘ、ａ４ｙを算出する。

【0108】

【数3】

【0109】

図４に示されるように、式（３）における加速度ａ４ｘはピッチングの振動中心ＧＣ４における前後方向の加速度である。また加速度ａ４ｙはピッチングの振動中心ＧＣ４における上下方向の加速度である。

【0110】

なお以下の計算においては、作業機械１の全体を剛体と考えているため、角速度ωは全ての点において同じに作用する。

【0111】

図５に示されるように、対地加速度算出部５０ｂは、式（３）で算出した加速度ａ４ｘ、ａ４ｙと、対地角速度ωと、対地角加速度αと、座標（ｘ１，ｙ１）と、座標（ｘ２，ｙ２）とから、以下の式（４）に基づいて重心ＧＣ１、ＧＣ２における対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙを算出する。

【0112】

【数4】

【0113】

図４に示されるように、式（４）における作業機械１の対地加速度ａ１ｘは重心ＧＣ１における前後方向の加速度であり、作業機械１の対地加速度ａ１ｙは重心ＧＣ１の上下方向の加速度ａ１ｙである。また作業機械１の対地加速度ａ２ｘは重心ＧＣ２における前後方向の加速度であり、作業機械１の対地加速度ａ２ｙは重心ＧＣ２における上下方向の加速度ａ２ｙである。

【0114】

なお前後方向の加速度ａ１ｘ、ａ２ｘ、ａ４ｘは、ホイールローダ１が直進走行する方向の加速度である。前後方向の加速度ａ１ｘ、ａ２ｘ、ａ４ｘは、ホイールローダ１が水平な地表面に載置されている状態においては、水平方向の加速度である。上下方向の加速度ａ１ｙ、ａ２ｙ、ａ４ｙは、地表面に直交する方向の加速度である。上下方向の加速度ａ１ｙ、ａ２ｙ、ａ４ｙは、ホイールローダ１が水平な地表面に載置されている状態においては、鉛直方向の加速度である。

【0115】

図５に示されるように、対地加速度算出部５０ｂは、算出した対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙを、ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅへ出力する。

【0116】

ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅは、記憶部５０ｇから作業機３全体の質量Ｍ１と重力加速度ｇとを取得する。

【0117】

ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅは、ブームシリンダ力Ｆ_boomと、対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙと、寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、質量Ｍ１、Ｍ２と、重力加速度ｇとから、ブームに関するモーメントのつり合いの式（５）を生成する。

【0118】

【数5】

【0119】

式（５）におけるブームシリンダ力Ｆ_boomの単位はＮであり、対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙおよび重力加速度ｇの単位はｍ／ｓ²である。また寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙの単位はｍであり、質量Ｍ１、Ｍ２の単位はｋｇである。

【0120】

ブームに関するモーメントつり合い式生成部５０ｅは、式（５）を積荷質量算出部５０ｆへ出力する。

【0121】

積荷質量算出部５０ｆは、式（５）を以下の式（６）のように質量Ｍ２について解く。これにより積荷質量算出部５０ｆは、バケット１４内の積荷の質量Ｍ２を算出することができる。

【0122】

【数6】

【0123】

上式（６）に示されるように、コントローラ５０は、ブームシリンダ力Ｆ_boomと、対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙと、寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、質量Ｍ１と、重力加速度ｇとに基づいて、質量Ｍ２を算出する。

【0124】

なお上記以外の本実施の形態に係る機能ブロックの構成は、図２に示す実施の形態１に係る機能ブロックの構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付しその説明を繰り返さない。

【0125】

＜積荷質量Ｍ２の計測方法＞
次に、本実施の形態に係る積荷質量Ｍ２の計測方法について図４～図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る作業機械におけるバケット内の積荷質量を計測する計測方法を示すフロー図である。

【0126】

図４に示されるように、作業機械１の走行時などには、作業機械１にピッチング方向の振動が生じる。加速度センサ４０は、この振動による対地角速度ωを計測する。計測される対地角速度ωは、図５で示されるコントローラ５０により取得される（ステップＳ１ｅ：図６）。具体的にはコントローラ５０の対地加速度算出部５０ｂが対地角速度ωを取得する。

【0127】

また実施の形態１と同様に、対地加速度と、ブーム角度に関する情報と、バケット角度に関する情報と、ブーム１５を駆動するアクチュエータの推力に関する情報（たとえばシリンダ圧力）とは、図５で示されるコントローラ５０により取得される（ステップＳ１ａ～Ｓ１ｄ：図６）。

【0128】

この後、コントローラ５０は、取得したブーム角度に関する情報とバケット角度に関する情報とに基づいて、作業機３の姿勢に関する寸法Ｌ１と、作業機３の重心ＧＣ１の位置を表す寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙと、積荷重心ＧＣ２の位置を表す寸法Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、座標（ｘ１，ｙ１）と、座標（ｘ２，ｙ２）とを算出する（ステップＳ２：図６）。

【0129】

寸法Ｌ１は、図５における作業機姿勢算出部５０ｃにより算出される。寸法Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、座標（ｘ１，ｙ１）と、座標（ｘ２，ｙ２）とは、図５における重心位置算出部５０ｄにより算出される。

【0130】

またコントローラ５０は、取得したシリンダ圧力に基づいて、ブームシリンダ力Ｆ_boom（アクチュエータの推力）を算出する（ステップＳ３：図６）。ブームシリンダ力Ｆ_boomは、図５におけるブームシリンダ力算出部５０ａにより算出される。

【0131】

またコントローラ５０は、取得した対地角速度ωを時間微分することにより対地角加速度αを算出する。コントローラ５０は、取得した対地加速度ａｓｘ、ａｓｙ、対地角速度ωおよび座標（ｘｓ，ｙｓ）と、算出した対地角加速度αとに基づいて、ピッチングの振動中心ＧＣ４における前後方向の加速度ａ４ｘおよび上下方向の加速度ａ４ｙを算出する。加速度ａ４ｘ、ａ４ｙの算出は、上式（３）に基づいて行なわれる。

【0132】

コントローラ５０は、加速度ａ４ｘ、ａ４ｙと、対地角速度ωと、対地角加速度αと、座標（ｘ１，ｙ１）と、座標（ｘ２，ｙ２）とから、重心ＧＣ１、ＧＣ２における対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙを算出する（ステップＳ４ａ：図６）。対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙは、図５における対地加速度算出部５０ｂにより算出される。対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙの算出は、上式（４）に基づいて行なわれる。

【0133】

この後、コントローラ５０は、バケット４内の積荷の質量Ｍ２を算出する（ステップＳ５：図６）。積荷質量Ｍ２の算出は、上記により算出された対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙと、寸法Ｌ１、Ｌ２ｘ、Ｌ２ｙ、Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙと、ブームシリンダ力Ｆ_boomと、図５の記憶部５０ｇに記憶された作業機３全体の質量Ｍ１および重力加速度ｇとを、上式（６）に代入することにより行なわれる。積荷質量Ｍ２の算出は、図５における積荷質量算出部５０ｆにより行われる。

【0134】

以上によりホイールローダ１の走行中におけるバケット１４内の積荷の質量Ｍ２がコントローラ５０により算出される。

【0135】

＜作用効果＞
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。

【0136】

作業機械１の走行時には作業機械１全体にピッチング方向の振動が生じる。このような走行時におけるピッチング方向の振動によっても、作業機械１の積荷質量Ｍ２の計測は影響を受ける。

【0137】

本実施の形態においては、上式（３）～（６）に示されるように、作業機械１のピッチング方向の角速度ωに基づいて作業機械１の対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙが算出され、算出された対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙに基づいてバケット１４内の積荷の質量Ｍ２が算出される。このためホイールローダ１の走行時におけるピッチング方向の振動の影響を考慮してバケット１４内の積荷の質量Ｍ２を算出することが可能となる。これにより作業機械１が走行中においても、バケット１４内の積荷質量Ｍ２を精度良く算出することが可能となる。

【0138】

また本実施の形態においては、上式（６）に示されるようにモーメントのつり合いの式にシリンダ力Ｆ_boomだけでなく対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙも含まれている。このためバケット１４内の積荷質量を一旦算出した後に走行時におけるピッチング方向の振動の影響を補正するための較正が不要となる。これにより作業機械１が走行中において、バケット１４内の積荷質量Ｍ２を簡易に算出することが可能となる。

【0139】

以上により本実施の形態によれば、作業機械１の走行時にバケット１４内の積荷質量Ｍ２を簡易かつ精度良く推定することができる。

【0140】

（変形例）
実施の形態２においては、ピッチングの振動中心ＧＣ４の座標（ｘ４，ｙ４）が予め記憶された値である場合について説明したが、振動中心ＧＣ４の座標として計算により求められた値が用いられてもよい。

【0141】

図７は、ピッチング方向の回転振動中心の座標を計算により取得して積荷質量の計測に用いる計測方法を示すフロー図である。図７に示されるように、本変形例のフローは、図６に示す実施の形態２のフローにおけるステップＳ１ａ～Ｓ１ｅ、Ｓ２およびＳ３と同じステップを経る。

【0142】

この後、本変形例のフローにおいては、対地角速度ωを考慮せずに対地加速度ａｘ、ａｙが算出される（ステップＳ１１）。この後、モーメントのつり合いの式に基づいて対地加速度を考慮せずに積荷質量Ｍ２の仮り値が算出される（ステップＳ１２）。

【0143】

この後、作業機械１全体のピッチング方向の振動における振動中心ＧＣ４の座標（ｘ４，ｙ４）が算出される（ステップＳ１３）。この座標（ｘ４，ｙ４）は、予め記憶している作業機械１の重量と、作業機械１の重心位置と、作業機械１の慣性モーメントと、作業機３の重量と、計測した作業機３の姿勢と、バケット１４内の積荷の重心位置と、ステップＳ１２で算出された積荷質量Ｍ２の仮り値とから、作業機械１の全体を剛体、タイヤをばね要素ととらえて、振動工学の知識を用いることにより算出される。

【0144】

この後、対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙが算出される（ステップＳ４ａ）。この対地加速度ａ１ｘ、ａ１ｙ、ａ２ｘ、ａ２ｙは、ステップＳ１３で算出された振動中心ＧＣ４の座標（ｘ４，ｙ４）と、計測した搭載位置ＳＰにおける加速度ａｓｘ、ａｓｙおよび対地角速度ωとから算出される。

【0145】

この後、実施の形態２のフローと同様にモーメントのつり合いの式に基づいてバケット１４内の積荷の質量Ｍ２が算出される（ステップＳ５）。

【0146】

図２に示されるコントローラ５０は、作業機械１に搭載されていてもよく、作業機械１の外部に離れて配置されていてもよい。コントローラ５０が作業機械１の外部に離れて配置されている場合、コントローラ５０は、センサ３１ｂ、３１ｈ、３３～４０などと無線により接続されていてもよい。コントローラ５０は、たとえばプロセッサであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。コントローラ５０の機能により作業機械１を制御する制御システムが構成されている。

【0147】

上記においてはブームシリンダ１８（アクチュエータ）として油圧シリンダについて説明したが、ブーム１５を駆動するアクチュエータ１８は油圧シリンダに限定されるものではなく、ブーム１５を駆動する推力を生じるものであればよく、たとえば電動シリンダなどであってもよい。

【0148】

またバケットシリンダ１９として油圧シリンダについて説明したが、バケット１４を駆動するアクチュエータ１９は油圧シリンダに限定されるものではなく、バケット１４を駆動する推力を生じるものであればよく、たとえば電動シリンダなどであってもよい。

【0149】

またブームを駆動するアクチュエータ１８の推力に関する情報を検知するセンサとして圧力センサ３１ｂ、３１ｈについて説明したが、これらの推力に関する情報を検知するセンサは電動シリンダなどの推力に関する情報を検知するものであってもよい。

【0150】

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】

【0151】

１ 作業機械（ホイールローダ）、２ 車体フレーム、３ 作業機、４ 走行装置、４ａ，４ｂ 走行輪、５ キャブ、６ カウンタウエイト、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、１９ バケットシリンダ、２１ ブームピン、２２ バケットピン、２９ 支持ピン、３１ｂ，３１ｈ 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 加速度センサ、５０ コントローラ、５０ａ ブームシリンダ力算出部、５０ｂ 対地加速度算出部、５０ｃ 作業機姿勢算出部、５０ｄ 重心位置算出部、５０ｅ ブームに関するモーメントつり合い式生成部、５０ｆ 積荷質量算出部、５０ｇ 記憶部、５１ 入力部、５２ 表示部、ＧＣ１，ＧＣ２ 重心、ＧＣ４ 振動中心、ＳＰ 加速度センサの搭載位置、ａｘ，ａｙ，ａ１ｘ，ａ１ｙ，ａ２ｘ，ａ２ｙ，ａ４ｘ，ａ４ｙ，ａｓｘ，ａｓｙ 対地加速度、α 対地角加速度、ω 対地角速度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】