特許 7471891 ショベル及び較正方法

(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】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】ショベル及び較正方法

(51)【国際特許分類】

   G01G 19/16 20060101AFI20240415BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20240415BHJP

   G01G 23/01 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

G01G19/16

E02F9/20 M

G01G23/01 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020059317

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021156801

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】佐野 裕介

【審査官】大森 努

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２３０８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０５４７３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－０４９４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０７３０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１６７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２５９１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３８５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２０３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０９８２１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／００２２５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２２３５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１２１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０５８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４１７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｇ １／００－２３／４８

Ｅ０２Ｆ ９／００－９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部旋回体に取り付けられ、バケット及びフックを有するアタッチメントと、
前記アタッチメントに備えられる姿勢センサと、
前記アタッチメントを駆動するシリンダと、
前記姿勢センサと前記シリンダの検出値に基づいて、所定の演算式により前記アタッチメントに積載された積載物の重量を算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
実重量が既知の較正体を前記フックで吊り上げ、前記姿勢センサにより検出された前記フックの位置と、前記シリンダの検出値と、に基づいて、前記演算式により前記較正体の重量を算出する工程と、
算出された前記較正体の重量と、前記較正体の実重量と、に基づいて、前記演算式を較正する工程と、を実行する、
ショベル。

【請求項2】

前記制御装置は、前記フックで吊り上げられた前記較正体の重量を算出する際、
前記姿勢センサにより検出された前記フックの位置の直下を前記較正体の重心位置と推定して、前記較正体の重量を算出する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記積載物を前記バケットに積載し、前記姿勢センサと前記シリンダの検出値に基づいて、較正された前記演算式により前記積載物の重量を算出する、
請求項１または請求項２に記載のショベル。

【請求項4】

空間認識装置を有し、
前記制御装置は、前記ショベルの周囲における所定範囲内において人が検知されている場合、前記フックで前記較正体を吊り上げる動作を開始しない、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のショベル。

【請求項5】

上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記アタッチメントに備えられる姿勢センサと、
前記アタッチメントを駆動するシリンダと、
空間認識装置と、
フックで吊り上げられる積載物の揺れを検知する振動検出部と、
前記姿勢センサと前記シリンダの検出値に基づいて、所定の演算式により前記アタッチメントに積載された積載物の重量を算出する制御装置と、を備えるショベルであって、
前記制御装置は、
前記姿勢センサにより検出された前記フックの位置と、入力された前記積載物の重量と、に
基づいて、前記所定の演算式を較正し、
前記積載物が揺れている際、前記ショベルの周囲における所定範囲内において人が検知されている場合、報知する、
ショベル。

【請求項6】

上部旋回体に取り付けられ、フック及びバケットを有するアタッチメントと、
前記アタッチメントに備えられる姿勢センサと、
前記アタッチメントを駆動するシリンダと、
前記姿勢センサと前記シリンダの検出値に基づいて、所定の演算式により前記アタッチメントに積載された積載物の重量を算出する制御装置と、を備えるショベルの較正方法であって、
前記積載物としての較正体の実重量を取得するステップと、
前記アタッチメントに設けられた前記フックで前記較正体を吊り上げ、前記姿勢センサにより検出された前記フックの位置と、前記シリンダの検出値と、に基づいて、前記演算式により前記較正体の重量を算出するステップと、
算出された前記較正体の重量と、前記較正体の実重量と、に基づいて、前記演算式を較正するステップと、を有する、
ショベルの較正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ショベル及び較正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、バケットおよびブームを含むリンク機構からなるフロントアタッチメントと、このフロントアタッチメントによる掘削から放土して戻り旋回に至る一連の動作状態を検出し、この動作中の前記バケットに作用する荷重を測定するコントローラユニットとを備え、掘削終了から放土開始までの時間内で前記バケットに作用する荷重を測定すると共に、放土終了から掘削開始までの時間内で前記バケットに作用する荷重を再び測定し、これら両荷重の差を求めて掘削作業時の操作土量を算出するようにしたことを特徴とする油圧ショベルの操作土量算出方法が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－４３３７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、特許文献１に開示された方法では、バケット内の土砂の重心位置をバケットの重心位置としているため、土砂の重心位置が異なるときに土砂重量の検出精度が低下するおそれがある。

【0005】

そこで、上記課題に鑑み、精度よく積載物の重量を算出するショベル及び較正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】

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、上部旋回体に取り付けられ、バケット及びフックを有するアタッチメントと、前記アタッチメントに備えられる姿勢センサと、前記アタッチメントを駆動するシリンダと、前記姿勢センサと前記シリンダの検出値に基づいて、所定の演算式により前記アタッチメントに積載された積載物の重量を算出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、実重量が既知の較正体を前記フックで吊り上げ、前記姿勢センサにより検出された前記フックの位置と、前記シリンダの検出値と、に基づいて、前記演算式により前記較正体の重量を算出する工程と、算出された前記較正体の重量と、前記較正体の実重量と、に基づいて、前記演算式を較正する工程と、を実行する、ショベルが提供される。

【発明の効果】

【0007】

上述の実施形態によれば、精度よく積載物の重量を算出するショベル及び較正方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る掘削機としてのショベルの側面図である。

【図2】アタッチメントに積載される積載物の積載方法を示す図である。

【図3】重量算出部の処理を説明するブロック線図である。

【図4】本実施形態に係るショベルの重量算出部の較正方法を説明する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、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

【0010】

［ショベルの概要］
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。

【0011】

図１は、本実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。

【0012】

本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０を備える。

【0013】

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ（図示せず）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータは、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。

【0014】

上部旋回体３は、旋回油圧モータ（図示せず）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

【0015】

尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータと同様、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

【0016】

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

【0017】

尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。

【0018】

バケットシリンダ９のロッド側端部とバケット６とは、バケットリンク６ａによって連結されている。具体的には、バケットリンク６ａの上端側は、バケットシリンダトップピン６ｂを介してバケットシリンダ９のロッド側端部及びアームリンク６ｃに回動可能に連結されている。バケットリンク６ａの下端側は、バケットピン６ｄを介してバケット６の後面にあるブラケットに回動可能に連結されている。また、バケットリンク６ａには、クレーン作業用のフック６ｅが収納可能に且つ回動可能に取り付けられている。

【0019】

フック６ｅは、掘削作業時には、主にバケットリンク６ａで構成されるフック収納部６ｆに収納される。バケット６の動作を妨げることがないようにするためである。一方、クレーン作業時にはフック収納部６ｆからその先端が突出するように構成されている。

【0020】

また、フック収納部６ｆには、フック６ｅの収納状態を検出する検出装置（図示せず）が設けられていてもよい。例えば、検出装置は、フック収納部６ｆ内にフック６ｅが存在する場合に導通状態となり、フック収納部６ｆ内にフック６ｅが存在しない場合に遮断状態となるスイッチであり、フック６ｅが収納されるフック収納部６ｆに設けられている。なお、検出装置の検出信号は、後述するコントローラ３０に取り込まれる。

【0021】

キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

【0022】

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ（図示せず）及びパイロットポンプ（図示せず）を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。

【0023】

コントローラ３０は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、ＲＯＭや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。

【0024】

例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。

【0025】

また、コントローラ３０は、アタッチメントの積載物の重量を算出する重量算出部７０（後述する図３参照）を有している。重量算出部７０は、バケット６で土砂等を掘削する際、バケット６内の土砂等の積載物の重量を算出する。また、フック６ｅで吊荷を吊り上げる際、フック６ｅで吊り上げられる吊荷（積載物）の重量を算出する。

【0026】

表示装置４０は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。

【0027】

入力装置４２は、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、各種情報画像を表示する表示装置４０のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置（図示せず）のレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0028】

また、入力装置４２は、モード切替スイッチ（図示せず）を有する。モード切替スイッチは、ショベル１００の作業モードを切り替えるためのスイッチである。作業モードは、ショベル１００による作業の種別を意味し、例えば、クレーンモード、通常モード等を含む。なお、モード切替スイッチは、表示装置４０の画面上に配置されるタッチパネル上のソフトウェアスイッチであってもよく、表示装置４０の周辺に設置されたハードウェアスイッチであってもよく、キャビン１０内の別の位置に設置されたスイッチであってもよい。

【0029】

音声出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、音声を出力する。音声出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。

【0030】

記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。

【0031】

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0032】

アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0033】

バケット角度センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６のアーム５に対する回動角度（以下、「バケット角度」）、例えば、側面視において、アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット６の支点と先端（刃先）とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサＳ３によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0034】

機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００（即ち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0035】

旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0036】

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周辺を撮像する。撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方を撮像するカメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方を撮像するカメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像するカメラＳ６Ｂを含む。

【0037】

カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

【0038】

撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６による撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。

【0039】

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置Ｓ６は、撮像装置Ｓ６又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置Ｓ６には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置Ｓ６に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。

【0040】

尚、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。

【0041】

ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。バケットシリンダ９にはバケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂが取り付けられている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、バケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。

【0042】

ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。バケットロッド圧センサＳ９Ｒはバケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」とする。）を検出し、バケットボトム圧センサＳ９Ｂはバケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」とする。）を検出する。

【0043】

測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置及び向きを測定する。測位装置Ｐ１は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、上部旋回体３の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。また、測位装置Ｐ１の機能のうちの上部旋回体３の向きを検出する機能は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。

【0044】

通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。

【0045】

［重量算出部］
ショベル１００の重量算出部７０は、入力情報と、所定の演算式に基づいて、アタッチメントの積載物の重量を算出する。また、重量算出部７０は、規定重量の較正体２００の重量を算出して、所定の演算式を較正する較正作業（キャリブレーション）が行われる。

【0046】

図２は、アタッチメントに積載される積載物の積載方法を示す図である。図２（ａ）は、参考例における積載物（較正体２００）の積載方法を示す図である。図２（ｂ）は、本実施形態のショベル１００における較正作業時の積載物（較正体２００）の積載方法を示す図である。

【0047】

図２（ａ）に示す参考例では、較正体２００をバケット６に積載させる。この場合、較正体２００がバケット６内にどのように配置されるかは定まらない。このため、較正体２００の重心位置Ｇが定まらない。このため、規定重量の較正体２００をバケット６に保持させても、較正体２００の正確な重心位置が分からない。このため、重量算出部７０を精度よく較正することが困難であった。

【0048】

これに対し、図２（ｂ）に示す本実施形態に係る較正体２００の保持方法では、較正体２００をフック６ｅに吊るして較正を行う。フック６ｅに吊るされた較正体２００の重心位置は、フック６ｅの直下に位置する。このため、較正体２００の重心位置を好適に推定することができる。即ち、ショベル１００の姿勢センサ（ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５）に基づいて、アタッチメントの姿勢を算出することができる。これにより、バケットピン６ｄの位置を算出することができる。よって、バケットピン６ｄに設けられたフック６ｅの位置を算出することができ、較正体２００の重心位置も算出することができる。なお、クレーン作業中は、バケット６は閉じた状態であるため、バケット６の重心Ｇｅはバケット６が閉じた状態での重心位置に基づき、吊荷（較正体２００）の重量は算出される。

【0049】

即ち、本実施形態では、フック６ｅに較正体２００を吊るして較正作業を行うことにより、較正体２００の重心位置を精度よく取得することができる。また、較正体２００の重量は、既知（規定重量）である。これにより、重量算出部７０を精度よく較正することができる。これにより、重量算出部７０による積載物の重量の算出精度を向上させることができる。

【0050】

［重量算出方法］
次に、図３を用いて、ブームシリンダ７の推力に基づいて、アタッチメントの積載物（土砂、吊荷等）の重量を算出する重量算出部７０における積載物の重量を算出する方法について説明する。

【0051】

図３は、重量算出部７０の処理を説明するブロック線図である。重量算出部７０は、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、静止時トルク算出部７４と、重量換算部７５と、重量較正部７６と、を有している。

【0052】

トルク算出部７１は、ブーム４のフートピン回りのトルク（検出トルク）を算出する。ブームシリンダ７の作動油の圧力（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ）に基づいて算出される。

【0053】

慣性力算出部７２は、慣性力によるブーム４のフートピン回りのトルク（慣性項トルク）を算出する。慣性項トルクは、ブーム４のフートピン周りの角加速度とブーム４の慣性モーメントに基づいて算出される。ブーム４のフートピン周りの角加速度や慣性モーメントは姿勢センサの出力に基づいて算出される。

【0054】

遠心力算出部７３は、コリオリ及び遠心力によるブーム４のフートピン回りのトルク（遠心項トルク）を算出する。遠心項トルクは、ブーム４のフートピン周りの角速度とブーム４の重量に基づいて算出される。ブーム４のフートピン周りの角速度は姿勢センサの出力に基づいて算出される。ブーム４の重量は既知である。

【0055】

静止時トルク算出部７４は、トルク算出部７１の検出トルク、慣性力算出部７２の慣性項トルク、遠心力算出部７３の遠心項トルクに基づいて、アタッチメント静止時におけるブーム４のフートピン回りのトルクである静止トルクτ_Ｗを算出する。ここで、ブーム４のフートピン回りのトルクの式を式（１）に示す。なお、式（１）の左辺のτは検出トルクを示し、右辺の第１項は慣性項トルクを示し、右辺の第２項は遠心項トルクを示し、右辺の第３項は静止トルクτ_Ｗを示す。

【0056】

【数1】

【0057】

式（１２）に示すように、検出トルクτから慣性項トルク及び遠心項トルクを減算することにより、静止トルクτ_Ｗを算出することができる。これにより、本実施形態では、ブーム等のピン周りの回動動作により生じる影響を補償することができる。

【0058】

重量換算部７５は、静止トルクτ_Ｗに基づいて、積載物の重量Ｗ_１を算出する。積載物重量Ｗ_１は、例えば、静止トルクτ_Ｗからアタッチメントに積載物が積載されていないときのトルクを引いたトルクを、ブーム４のフートピンから積載物の重心までの水平距離で割ることで算出することができる。

【0059】

重量較正部７６には、重量換算部７５で算出された積載物の重量Ｗ_１が入力される。重量較正部７６は、重量換算部７５で算出された積載物の重量Ｗ_１と所定の演算式とに基づいて、較正後の積載物の重量Ｗ_２を算出して出力する。重量算出部７０は、積載物の重量として、重量Ｗ_２を出力する。

【0060】

また、較正作業時において、重量較正部７６には、較正体２００の実重量Ｗ_０と、重量換算部７５で算出された較正体２００の重量Ｗ_１と、が入力される。重量較正部７６は、較正体２００の実重量Ｗ_０と、重量換算部７５で算出された較正体２００の重量Ｗ_１と、に基づいて、演算式を較正する。

【0061】

例えば、演算式が「Ｗ_１＝Ｃ・Ｗ_０」（Ｃは係数）として定義される場合、較正体２００の実重量Ｗ_０と重量換算部７５で算出された較正体２００の重量Ｗ_１から係数を決定することにより、演算式を較正する。

【0062】

＜較正方法＞
次に、重量算出部７０の較正方法について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係るショベル１００の重量算出部７０の較正方法を説明するフローチャートである。

【0063】

ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、ショベル１００の動作モードをクレーンモードに切り替える。例えば、オペレータが入力装置４２のモード切替スイッチ（図示せず）を操作することにより、コントローラ３０は、ショベル１００の動作モードをクレーンモードに切り替える。なお、クレーンモードは、フック６ｅに吊荷を吊り下げる作業を行う際に用いられる作業モードである。クレーンモードにおいて、エンジン１１は、通常モード（掘削モード）における回転数よりも低い回転数に設定される。また、バケット６の開き動作を禁止するように制限される。

【0064】

ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、較正体２００の実重量を取得する。例えば、較正作業を行うオペレータが入力装置４２を操作して較正体２００の実重量を入力する。なお、較正体２００の実重量の取得方法はこれに限られるものではなく、例えば、記憶装置４７に記憶されている較正体２００の実重量を読み出すことにより、取得してもよい。

【0065】

また、作業者は、規定重量の較正体２００をフック６ｅに掛ける。ショベル１００のオペレータは、例えば、レバー装置（図示せず）を操作してブーム４を上げ、較正体２００をフック６ｅで吊り上げる。

【0066】

ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、較正体２００の重量を算出（計測）する。具体的には、ショベル１００の姿勢センサ（ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５）の検出値、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂの検出値がコントローラ３０に入力される。コントローラ３０の重量算出部７０は、較正体２００の重心の位置をフック６ｅの直下と推定し、トルク算出部７１、慣性力算出部７２、遠心力算出部７３、静止時トルク算出部７４、重量換算部７５によって、較正体２００の重量を算出する。

【0067】

ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、演算式の較正を行う。重量較正部７６は、ステップＳ１０２で取得した較正体２００の実重量と、ステップＳ１０３で算出した較正体２００の重量と、に基づいて、演算式を較正する。例えば、前述の係数Ｃを決定する。

【0068】

その後、オペレータは、例えば、レバー装置（図示せず）を操作してブーム４を下げ、較正体２００を着地させる。また、作業者は、較正体２００をフック６ｅから外す。以上により、重量算出部７０の較正作業が終了する。

【0069】

なお、図４に示す例において、ステップＳ１０２に示す較正体２００の実重量の取得は、ステップＳ１０３に示す較正体２００の重量を算出（計測）よりも前に行うものとして説明したが、これに限られるものではない。較正体２００の重量を算出（計測）した後に、較正体２００の実重量を取得し、演算式の較正を行う構成であってもよい。

【0070】

以降、重量算出部７０は、較正された演算式を用いて、アタッチメントの積載物（土砂、吊荷等）の重量を算出する。

【0071】

以上、本実施形態に係るショベル１００によれば、重量算出部７０を較正する際、ショベル１００のクレーンモードを用い、較正体２００をフック６ｅで吊り上げて較正作業を行う。これにより、較正体２００の重心位置を精度よく推定することができるので、較正精度を向上させることができる。また、精度よく較正された重量算出部７０を用いることにより、アタッチメントの積載物（土砂、吊荷等）の重量を精度よく算出することができる。

【0072】

以上、ショベル１００の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

【0073】

図４に示す較正処理において、１つの較正体２００を用いて較正を行うものとして説明したが、これに限られるものではなく、重量の異なる複数の較正体２００を用いて較正を行ってもよい。また、ステップＳ１０３において、複数の異なるアタッチメントの姿勢において、較正体２００の重量を計測し、これらの計測結果に基づいて、所定の演算式を較正してもよい。

【0074】

空間認識装置（撮像装置Ｓ６）によりショベル１００の周囲における所定範囲内において人が検知されている場合、レバー装置が操作されても、コントローラ３０は、吊荷（較正体２００）を上げる動作（ブーム４の上げ動作等）が開始されないようにしてもよい。

【0075】

また、コントローラ３０は、フック６ｅで吊り上げられた吊荷（較正体２００）の揺れを検知する吊荷振動検出部を有していてもよい。吊荷振動検出部は、例えば、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂの検出値に基づいて、吊荷（較正体２００）の揺れを検知してもよい。また、例えば、空間認識装置（撮像装置Ｓ６）によって、吊荷（較正体２００）の揺れを検知してもよい。

【0076】

また、吊荷（較正体２００）が揺れている際、吊荷（較正体２００）の揺れを止めるために作業者が吊荷（較正体２００）の周囲に立ち入ることがある。コントローラ３０は、吊荷（較正体２００）の揺れが測定されている最中に、空間認識装置（撮像装置Ｓ６）によりショベル１００（または吊荷）の周囲における所定範囲内において人が検知されている場合、作業者やオペレータに警報などの注意喚起を報知する構成であってもよい。

【符号の説明】

【0077】

１００ ショベル
１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（アタッチメント）
７ ブームシリンダ（シリンダ）
８ アームシリンダ（シリンダ）
９ バケットシリンダ（シリンダ）
１０ キャビン
１１ エンジン
６ａ バケットリンク
６ｂ バケットシリンダトップピン
６ｃ アームリンク
６ｄ バケットピン
６ｅ フック
６ｆ フック収納部
３０ コントローラ（制御装置）
７０ 重量算出部
７１ トルク算出部
７２ 慣性力算出部
７３ 遠心力算出部
７４ 静止時トルク算出部
７５ 重量換算部
７６ 重量較正部
２００ 較正体
Ｓ１ ブーム角度センサ（姿勢センサ）
Ｓ２ アーム角度センサ（姿勢センサ）
Ｓ３ バケット角度センサ（姿勢センサ）
Ｓ４ 機体傾斜センサ（姿勢センサ）
Ｓ５ 旋回状態センサ（姿勢センサ）
Ｓ６ 撮像装置
Ｓ７Ｒ ブームロッド圧センサ
Ｓ７Ｂ ブームボトム圧センサ
Ｓ８Ｒ アームロッド圧センサ
Ｓ８Ｂ アームボトム圧センサ
Ｓ９Ｒ バケットロッド圧センサ
Ｓ９Ｂ バケットボトム圧センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】