CN111373228B - 作业车辆、包括作业车辆的系统及作业车辆的装载重量计算方法 - Google Patents

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Abstract

第一处理装置(30)判定铲斗(6)的载货状态且判断在该载货状态下进行了行驶装置(4)从后退状态向除了后退状态以外的其他状态(前进或停止)转移的操作的情况，基于该判断，根据工作装置传感器(第一液压检出器(28a、28b)、第一角度检出器(29))的检出值计算铲斗(6)的装载重量(W)。

Description

作业车辆、包括作业车辆的系统及作业车辆的装载重量计算 方法
技术领域
本发明涉及作业车辆、包括作业车辆的系统及作业车辆的装载重量计算方法。
背景技术
为了进行轮式装载机的生产率管理及燃油效率管理，生产量很重要。另外，在获知该生产量的基础上，装载重量(搬运载荷：铲斗内的载荷值)很重要。轮式装载机中测量装载重量的技术例如在日本特开2001-99701号公报(专利文献1)中公开。
在专利文献1中，求出规定次数的从动臂的上升开始时到动臂停止时刻的装载重量。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-99701号公报
发明内容
发明要解决的课题
在轮式装载机中，存在攒起动作等这样在无装载的情况下也使动臂上升的操作。在该情况下，存在装载重量被错误累计相加的情况，无法准确测量累计或平均的装载重量。
另外，存在在动臂上升动作时动臂缸压力不稳定的情况。因此存在无法基于动臂缸压力准确测量要测定的装载重量的情况。
本发明的目的在于提供能够准确测量装载重量的作业车辆、包括作业车辆的系统及作业车辆的装载重量计算方法。
用于解决课题的方案
本发明的作业车辆具备车身、工作装置、行驶装置、工作装置传感器、行驶传感器及控制器。工作装置安装于车身且具有铲斗。行驶装置安装于车身且使车身行驶。工作装置传感器检测工作装置的状态。行驶传感器检测行驶装置的行驶状态。控制器判定铲斗的载货状态且判断在该载货状态下进行了行驶装置从后退状态向除了后退状态以外的其他状态转移的操作的情况，基于该判断并根据工作装置传感器的检出值计算铲斗的装载重量。
发明效果
根据本发明，由于基于进行了行驶装置从后退状态向除了后退状态以外的其他状态转移的操作的情况的判断来计算铲斗的装载重量，因此能够实现可以准确测量装载重量的作业车辆、包括作业车辆的系统及作业车辆的装载重量计算方法。
附图说明
图1是作为实施方式的作业车辆的一例的轮式装载机的侧视图。
图2是轮式装载机的概略框图。
图3是示出第一处理装置内的功能框的图。
图4是示出各瞬时载荷下的动臂角与压力差的关系的图。
图5是示出某个动臂角下的压力差与装载重量的关系的图。
图6是示出由轮式装载机进行的挖掘作业、装入作业等一系列工序的示意图。
图7是示出轮式装载机的挖掘作业、装入作业等一系列工序的判定方法的表。
图8是示出实施方式的作业车辆的控制方法的流程图。
图9是示出轮式装载机的挖掘作业、装入作业等一系列工序中的动臂角度、动臂缸压力差、瞬时载荷及装载重量的变化例的图。
具体实施方式
以下基于附图说明实施方式。在以下的说明中，对相同部件标注相同的附图标记。它们的名称及功能也相同。因此不重复其详细说明。
<整体结构>
在实施方式中，作为作业车辆的一例说明轮式装载机1。图1为作为实施方式的作业车辆的一例的轮式装载机1的侧视图。
如图1所示，轮式装载机1具备车身框架2、工作装置3、行驶装置4及驾驶室5。由车身框架2、驾驶室5等构成轮式装载机1的车身。在轮式装载机1的车身上安装有工作装置3及行驶装置4。
行驶装置4使轮式装载机1的车身行驶，包括行驶轮4a、4b。轮式装载机1能够通过驱动行驶轮4a、4b旋转而自动行驶，能够使用工作装置3进行期望的作业。
车身框架2包括前框架11和后框架12。前框架11和后框架12相互以能够在左右方向上摆动的方式安装。在前框架11和后框架12上安装有转向缸13。转向缸13为液压缸。转向缸13在来自转向泵(未图示)的工作油的作用下伸缩，从而轮式装载机1的行进方向左右变更。
在本说明书中，将轮式装载机1直线前进行驶的方向称为轮式装载机1的前后方向。在轮式装载机1的前后方向上，针对车身框架2将配置有工作装置3一侧设为前方，将与前方相反一侧设为后方。轮式装载机1的左右方向为俯视观察时与前后方向正交的方向。在观察前方时左右方向的右侧、左侧分别为右方、左方。轮式装载机1的上下方向是与由前后方向及左右方向决定的平面正交的方向。在上下方向上地面所在一侧为下侧，天空所在一侧为上侧。
前后方向是落座于驾驶室5内的驾驶席的作业者的前后方向。左右方向是落座于驾驶席的作业者的左右方向。左右方向是轮式装载机1的车宽方向。上下方向是落座于驾驶席的作业者的上下方向。与落座于驾驶席的作业者正对的方向为前方，落座于驾驶席的作业者的背后方向为后方。落座于驾驶席的作业者正对正面时的右侧、左侧分别为右方、左方。落座于驾驶席的作业者的脚底侧为下侧，头顶侧为上侧。
在前框架11上安装有工作装置3及行驶轮(前轮)4a。工作装置3包括动臂14和铲斗6。动臂14的基端部通过动臂销10以旋转自如的方式安装于前框架11。铲斗6通过位于动臂14的前端的铲斗销17以旋转自如的方式安装于动臂14。前框架11与动臂14通过动臂缸16连结。动臂缸16为液压缸。动臂缸16在来自工作装置泵25(参照图2)的工作油的作用下伸缩，从而动臂14升降。动臂缸16驱动动臂14。
工作装置3还包括双臂曲柄18、倾斜缸19及倾斜杆15。双臂曲柄18通过位于动臂14的大致中央的支承销18a以旋转自如的方式支承于动臂14。倾斜缸19连结双臂曲柄18的基端部与前框架11。倾斜杆15连结双臂曲柄18的前端部与铲斗6。倾斜缸19为液压缸。倾斜缸19在来自工作装置泵25(参照图2)的工作油的作用下伸缩，从而铲斗6上下转动。倾斜缸19驱动铲斗6。
在后框架12安装有驾驶室5及行驶轮(后轮)4b。驾驶室5配置在动臂14的后方。驾驶室5载置于车身框架2。在驾驶室5内配置有操作者落座的座椅及操作装置等。
图2是示出轮式装载机1的结构的概略框图。轮式装载机1具备发动机20、动力取出部22、动力传递机构23、缸驱动部24、第一角度检出器29、第二角度检出器48及第一处理装置30(控制器)。
发动机20例如为柴油发动机。发动机20的输出通过对向发动机20的缸内喷射的燃料量进行调整来控制。
动力取出部22是将发动机20的输出分配给动力传递机构23和缸驱动部24的装置。
动力传递机构23是将来自发动机20的驱动力向前轮4a及后轮4b传递的机构，例如为变速器。动力传递机构23对输入轴21的旋转进行变速并向输出轴23a输出。
在动力传递机构23的输出轴23a上安装有用于对轮式装载机1的车速进行检出的车速检出部27。轮式装载机1包括车速检出部27。车速检出部27例如为车速传感器。车速检出部27检出输出轴23a的旋转速度，从而对由行驶装置4(图1)产生的轮式装载机1的移动速度进行检出。车速检出部27作为用于对输出轴23a的旋转速度进行检出的旋转传感器发挥功能。车速检出部27作为对由行驶装置4产生的移动进行检出的移动检出器发挥功能。车速检出部27将表示轮式装载机1的车速的检出信号向第一处理装置30输出。
缸驱动部24具有工作装置泵25及控制阀26。发动机20的输出经由动力取出部22向工作装置泵25传递。从工作装置泵25喷出的工作油经由控制阀26向动臂缸16及倾斜缸19供给。
在动臂缸16上安装有用于对动臂缸16的油室内的液压进行检出的第一液压检出器28a、28b。轮式装载机1包括第一液压检出器28a、28b。第一液压检出器28a、28b例如具有顶侧压力检出用的压力传感器28a和底侧压力检出用的压力传感器28b。
压力传感器28a安装于动臂缸16的顶侧。压力传感器28a能够对动臂缸16的缸顶侧油室内的工作油的压力(顶侧压力)进行检出。压力传感器28a将表示动臂缸16的顶侧压力的检出信号向第一处理装置30输出。
压力传感器28b安装于动臂缸16的底侧。压力传感器28b能够对动臂缸16的缸底侧油室内的工作油的压力(底侧压力)进行检出。压力传感器28b将表示动臂缸16的底侧压力的检出信号向第一处理装置30输出。
第一角度检出器29例如为安装于动臂销10的电位计。第一角度检出器29对表示动臂14的抬升角度(倾斜角度)的动臂角度进行检出。第一角度检出器29将表示动臂角度的检出信号向第一处理装置30输出。
具体来说，如图1所示，动臂角度θ为沿着从动臂销10的中心朝向铲斗销17的中心的方向延伸的直线LB相对于从动臂销10的中心朝向前方延伸的水平线的角度。将表示直线LB为水平的情况定义为动臂角度θ＝0°。在直线LB与水平线相比位于上方的情况下将动臂角度θ设为正。在直线LB与水平线相比位于下方的情况下将动臂角度θ设为负。
需要说明的是，第一角度检出器29也可以是配置于动臂缸16的行程传感器。
第二角度检出器48例如为安装于支承销18a的电位计。第二角度检出器48对双臂曲柄18相对于动臂14的角度(双臂曲柄角度)进行检出，从而对表示铲斗6相对于动臂14的倾斜角度的铲斗角度进行检出。第二角度检出器48将表示铲斗角度的检出信号向第一处理装置30输出。铲斗角度例如是连结铲斗销17的中心与铲斗6的铲尖6a的直线与直线LB所成的角度。
需要说明的是，第二角度检出器48也可以是配置于倾斜缸19的行程传感器。
如图2所示，轮式装载机1在驾驶室5内具备由操作者操作的操作装置。操作装置包括前进后退切换装置49、加速操作装置51、动臂操作装置52、变速操作装置53、铲斗操作装置54及制动操作装置58。
前进后退切换装置49包括前进后退切换操作构件49a和前进后退切换检出传感器49b。前进后退切换操作构件49a由操作者操作以指示车辆的前进及后退的切换。前进后退切换操作构件49a能够切换为前进(F)、中立(N)及后退(R)各位置。前进后退切换检出传感器49b对前进后退切换操作构件49a的位置进行检出。前进后退切换检出传感器49b将由前进后退切换操作构件49a的位置表示的前进后退指令的检出信号(前进、中立、后退)向第一处理装置30输出。前进后退切换装置49包括能够对前进(F)、中立(N)及后退(R)进行切换的FNR切换杆。
加速操作装置51包括加速操作构件51a和加速操作检出部51b。加速操作构件51a由操作者操作以设定发动机20的目标旋转速度。加速操作检出部51b对加速操作构件51a的操作量(加速操作量)进行检出。加速操作检出部51b将表示加速操作量的检出信号向第一处理装置30输出。
制动操作装置58包括制动操作构件58a和制动操作检出部58b。制动操作构件58a由操作者操作以对轮式装载机1的减速力进行操作。制动操作检出部58b检出制动操作构件58a的操作量(制动操作量)。制动操作检出部58b将表示制动操作量的检出信号向第一处理装置30输出。作为制动操作量，也可以使用制动油的压力。
动臂操作装置52包括动臂操作构件52a和动臂操作检出部52b。动臂操作构件52a由操作者操作，以使动臂14进行上升动作或下降动作。动臂操作检出部52b对动臂操作构件52a的位置进行检出。动臂操作检出部52b将由动臂操作构件52a的位置表示的动臂14的上升指令或下降指令的检出信号向第一处理装置30输出。
变速操作装置53包括变速操作构件53a和变速操作检出部53b。变速操作构件53a由操作者操作以对动力传递机构23中的从输入轴21向输出轴23a的变速进行控制。变速操作检出部53b对变速操作构件53a的位置进行检出。变速操作检出部53b将由变速操作构件53a的位置表示的变速的检出指令向第一处理装置30输出。
铲斗操作装置54包括铲斗操作构件54a和铲斗操作检出部54b。铲斗操作构件54a由操作者操作以使铲斗6进行挖掘动作或卸料动作。铲斗操作检出部54b对铲斗操作构件54a的位置进行检出。铲斗操作检出部54b将由铲斗操作构件54a的位置表示的铲斗6的向倾斜方向或卸料方向的动作指令的检出信号向第一处理装置30输出。
第一角度检出器29、第二角度检出器48、第一液压检出器28a、28b、动臂操作检出部52b及铲斗操作检出部54b包括在工作装置传感器中。工作装置传感器对工作装置3的状态进行检测。另外，能够根据工作装置传感器的检出值计算铲斗6内的装载重量W。该工作装置传感器包括压力传感器和应变传感器中的至少一方。工作装置传感器包括工作装置位置传感器。工作装置位置传感器例如为第一角度检出器29、第二角度检出器48、动臂操作检出部52b及铲斗操作检出部54b。
另外，前进后退切换装置49、车速检出部27、加速操作检出部51b及制动操作检出部58b包括在行驶传感器中。行驶传感器对行驶装置4的行驶状态进行检测。
第一处理装置30由包括RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)等存储装置和CPU(Central Processing Unit：中央处理器单元)等运算装置的微型计算机构成。第一处理装置30也可以以轮式装载机1的对发动机20、工作装置3(动臂缸16、倾斜缸19等)、动力传递机构23等的动作进行控制的控制器的功能的一部分的方式实现。主要向第一处理装置30输入通过前进后退切换装置49检出的前进后退指令的信号、通过车速检出部27检出的轮式装载机1的车速的信号、通过第一角度检出器29检出的动臂角度的信号、通过压力传感器28a检出的动臂缸16的顶侧压力的信号以及通过压力传感器28b检出的动臂缸16的底侧压力的信号。第一处理装置30基于所输入的上述信号对铲斗6的货物的搬运作业信息进行累计。搬运作业信息包括例如铲斗6内的货物的装载重量。
轮式装载机1还具有显示部40及输出部45。显示部40为配置在驾驶室5内并供操作者进行视觉辨认的监视器。显示部40显示通过第一处理装置30计数的搬运作业信息。
输出部45向在轮式装载机1的外部设置的服务器(第二处理装置70)输出搬运作业信息。输出部45例如也可以具有无线通信等通信功能而与第二处理装置70的输入部71通信。或者输出部45例如也可以是第二处理装置70的输入部71能够访问的移动存储装置(存储卡等)的接口。第二处理装置70具有与监视器功能相当的显示部75，能够显示从输出部45输出的搬运作业信息。
<第一处理装置30内的功能框>
图2所示的第一处理装置30在判定铲斗6的载货状态且从行驶传感器接收到表示在载货状态下进行了行驶装置4从后退状态向除了后退状态以外的其他状态转移的操作的情况的后退状态切换信号时，基于后退状态切换信号并根据工作装置传感器的检出值计算铲斗6的装载重量。以下说明具有上述功能的第一处理装置30的功能框。
图3是示出第一处理装置内的功能框的图。如图3所示，第一处理装置30例如主要具有载货状态判定部30a、后退切换检测部30b、装载重量计算部30c、排土检测部30d、装载重量输出部30e、装载重量累计部30f、累计值输出部30g、动臂角检测部30h、压力差检测部30i及存储部30j。
载货状态判定部30a判定铲斗6为载货状态还是空载状态。载货状态判定部30a基于从第一角度检出器29输出的表示动臂角度的检出信号和从第二角度检出器48输出的表示铲斗角度的检出信号判定工作装置3进行了挖掘动作还是进行了攒起动作。在进行了挖掘动作的情况下，铲斗6成为在内部装入有砂土等货物(挖掘对象物)的载货状态。另一方面，在进行了攒起动作的情况下，铲斗6成为内部为空的空载状态。由载货状态判定部30a产生的判定信号向后退切换检测部30b输出。
后退切换检测部30b基于从前进后退切换装置49输出的前进后退指令的检出信号(前进、中立、后退)和从车速检出部27输出的表示轮式装载机1的车速的检出信号中的至少一个信号，对行驶装置4的行驶状态进行检测。后退切换检测部30b在接收到来自载货状态判定部30a的判定信号后，对行驶装置4是从后退状态切换为前进状态还是从后退状态切换为中立状态的情况进行检测。后退切换检测部30b的行驶状态的检测信号向装载重量计算部30c输出。
装载重量计算部30c基于从动臂角检测部30h输出的动臂角度信号和从压力差检测部30i输出的压力差信号计算铲斗6内的装载重量W。
动臂角检测部30h接受从第一角度检出器29输出的表示动臂角度的检出信号并计算动臂角度，将该计算出的动臂角度的信号向装载重量计算部30c输出。
压力差检测部30i基于从压力传感器28a输出的表示动臂缸16的顶侧压力的检出信号和从压力传感器28b输出的表示动臂缸16的底侧压力的检出信号，计算动臂缸16的顶侧压力与底侧压力的压力差，并将该计算出的压力差的信号向装载重量计算部30c输出。
以下详细说明装载重量计算部30c中的装载重量W的计算方法。使用装载重量计算部30c计算出的铲斗6内的装载重量W的信号被向排土检测部30d输出。
排土检测部30d在接收到来自装载重量计算部30c的装载重量信号后判定铲斗6的货物(砂土等)是否已被从铲斗6内排出。排土检测部30d基于从第一角度检出器29输出的表示动臂角度的检出信号和从第二角度检出器48输出的表示铲斗角度的检出信号判定工作装置3是否进行了排土动作。在进行了排土动作的情况下，铲斗6成为内部为空的空载状态。另一方面，在未进行排土动作的情况下，铲斗6维持在内部装入有砂土等货物的载货状态。由排土检测部30d产生的判定信号被向装载重量输出部30e输出。
装载重量输出部30e接受来自排土检测部30d的判定信号，将由装载重量计算部30c计算出的装载重量信号向装载重量累计部30f、存储部30j及显示部40输出。存储部30j存储从装载重量输出部30e输出的装载重量W。显示部40将装载重量W显示于画面等。另外，装载重量输出部30e也可以将装载重量信号向输出部45(图2)输出。输出至输出部45的装载重量信号也可以向第二处理装置70输出并显示于第二处理装置70的显示部75。
装载重量累计部30f接受来自装载重量输出部30e的装载重量信号，将本次的装载重量累计于在存储部30j中存储的之前的装载重量。装载重量累计部30f将所累计的装载重量的累计值的信号向累计值输出部30g输出。
累计值输出部30g接受来自装载重量累计部30f的累计值信号，将由装载重量累计部30f累计的累计值信号向存储部30j及显示部40输出。存储部30j存储从累计值输出部30g输出的装载重量W的累计值。显示部40将装载重量W的累计值显示于画面等。另外，累计值输出部30g也可以将累计值信号向输出部45(图2)输出。输出至输出部45的累计值信号也可以向第二处理装置70输出，并由第二处理装置70的显示部75显示。
<瞬时载荷W的计算方法>
接下来，首先说明瞬时载荷W的计算方法的概略。
图4示出各瞬时载荷W下的动臂角θ与压力差Pτ的关系的一例。在图4中，曲线A、B、C分别表示铲斗6为空、1/2装载、满载的情况。能够基于预先测量的两个以上的瞬时载荷W下的动臂角θ与压力差Pτ的关系的曲线图。如图5所示求出各动臂角θ下的瞬时载荷W与压力差Pτ的关系的曲线图。因此，若判明动臂角θ和压力差Pτ，则能够求出各压力差采样时的瞬时载荷WN。
例如，如图4所示，若在某时刻mk下动臂角θ＝θk、压力差Pτ＝Pτk，则能够根据图5求出瞬时载荷WN。即，图5是示出动臂角θ＝θk的压力差与瞬时载荷W的关系的曲线图。在此，PτA为动臂角θ＝θk时铲斗6为空的情况下的压力差。WA为动臂角θ＝θk时空载的瞬时载荷。另外，PτC为动臂角θ＝θk时铲斗6为满载的情况下的压力差。WC为动臂角θ＝θk时满载的瞬时载荷。在Pτk位于PτA与PτC之间的情况下进行线性插补，从而确定瞬时载荷WN。或者基于预先存储有这样的关系的数值表，也能够求出瞬时载荷WN。
<挖掘装入动作及其判定>
本实施方式的轮式装载机1执行将砂土等挖掘对象物挖取到铲斗6中的挖掘动作和将铲斗6内的货物(挖掘对象物100)装入自卸卡车200等搬运机械中的装入动作。图6是示出构成基于实施方式的轮式装载机1进行的挖掘动作及装入动作的一系列工序的例子的示意图。轮式装载机1重复地依次进行以下多个工序以对挖掘对象物100进行挖掘，并将挖掘对象物100装入自卸卡车200等搬运机械。
如图6的(A)所示，轮式装载机1朝向挖掘对象物100前进。在该空载前进工序中，操作者操作动臂缸16及倾斜缸19，使工作装置3成为动臂14的前端位于较低位置且铲斗6朝向水平的挖掘姿态，使轮式装载机1朝向挖掘对象物100前进。
如图6的(B)所示，操作者使轮式装载机1前进，直到铲斗6的铲尖6a陷入挖掘对象物100。在该挖掘(伸入)工序中，铲斗6的铲尖6a陷入挖掘对象物100。
如图6的(C)所示，之后操作者操作动臂缸16以使铲斗6上升，并操作倾斜缸19以使铲斗6倾斜。通过该挖掘(挖取)工序，如图中的曲线箭头所示，铲斗6沿着铲斗轨迹L上升，挖掘对象物100被挖取到铲斗6内。由此执行对挖掘对象物100进行挖取的挖掘作业。
根据挖掘对象物100的种类，存在仅使铲斗6倾斜一次则挖取工序完成的情况。或者，在挖取工序中也存在重复进行使铲斗6倾斜、中立并再次使之倾斜的动作的情况。
如图6的(D)所示，在挖掘对象物100被挖取到铲斗6后，操作者在载货后退工序中使轮式装载机1后退。操作者可以一边后退一边使动臂上升，也可以在图6的(E)中一边前进一边使动臂上升。
如图6的(E)所示，操作者一边维持使铲斗6上升的状态或一边使铲斗6上升一边使轮式装载机1前进以与自卸卡车200接近。通过该载货前进工序，铲斗6位于自卸卡车200的货箱的大致正上方。
如图6的(F)所示，操作者在规定位置使铲斗6卸料，将铲斗6内的货物(挖掘对象物)装入自卸卡车200的货箱。该工序是所谓的排土工序。之后，操作者一边使轮式装载机1后退一边使动臂14下降以使铲斗6恢复为挖掘姿态。
以上是进行挖掘装入作业的一个循环的典型工序。
图7是示出构成轮式装载机1的挖掘作业及装入作业的一系列工序的判定方法的表。
在图7示出的表中，最上方的“作业工序”这行示出图6的(A)～图6的(F)所示的作业工序的名称。其下方的“前进后退切换杆”、“工作装置操作”及“工作装置缸压力”这行示出为了判定当前的作业工序是哪个工序而第一处理装置30(图2、图3)使用的各种判断条件。
更详细来说，“前进后退切换杆”这行以圆圈示出关于前进后退切换杆的判定条件。
“工作装置操作”这行以圆圈示出操作者针对工作装置3的操作的判定条件。更详细来说，在“动臂”这行示出与针对动臂14的操作相关的判定条件，“铲斗”这行示出与针对铲斗6的操作相关的判定条件。
“工作装置缸压力”这行示出关于工作装置3的液压缸当前的液压、例如动臂缸16的缸底侧室的液压的判定条件。在此，关于液压预先设定四个基准值A、B、C、P，根据该基准值A、B、C、P定义多个压力范围(低于基准值P的范围、从基准值A到C的范围、从基准值B到P的范围、低于基准值C的范围)，这些压力范围作为上述判断条件而设定。四个基准值A、B、C、P的大小为A＞B＞C＞P。
通过使用以上的各作业工序的“前进后退切换杆”、“动臂”、“铲斗”、“工作装置缸压力”的判定条件的组合，从而第一处理装置30能够判别当前进行的工序为哪个工序。
以下说明进行图7所示的控制的情况下的第一处理装置30的具体动作。
与图7所示的各作业工序对应的“前进后退切换杆”、“动臂”、“铲斗”及“工作装置缸压力”的判定条件的组合预先保存在存储部30j(图2)中。第一处理装置30基于来自前进后退切换装置49的信号掌握当前选择的前进后退切换杆(F、N、R)。第一处理装置30基于来自动臂操作检出部52b的信号掌握针对动臂14的当前操作的种类(下降、中立或上升)。第一处理装置30基于来自铲斗操作检出部54b的信号掌握针对铲斗6的当前操作的种类(卸料、中立或倾斜)。此外，第一处理装置30基于来自图2所示的压力传感器28b的信号掌握动臂缸16的缸底侧室的当前液压。
第一处理装置30将所掌握的当前的前进后退切换杆、动臂操作种类、铲斗操作种类及提升缸液压的组合(即当前的作业状态)和与预先存储的各作业工序对应的“前进后退切换杆”、“动臂”、“铲斗”及“工作装置缸压力”的判定条件的组合进行对照。作为该对照处理的结果，第一处理装置30判定与当前的作业状态最为一致的判定条件的组合与哪个作业工序对应。
在此，与图6所示的挖掘装入动作对应的判定条件的组合具体如下。
在空载前进工序中，前进后退切换杆为F，动臂操作与铲斗操作均为中立，工作装置缸压力低于基准值P。
在挖掘(伸入)工序中，前进后退切换杆为F，动臂操作与铲斗操作均为中立，工作装置缸压力为基准值A到C的范围。
在挖掘(挖取)工序中，前进后退切换杆为F或R，动臂操作为上升或中立，铲斗操作为倾斜，工作装置缸压力为基准值A到C的范围。关于铲斗操作，也可以进一步追加倾斜与中立交替重复的判定条件。这是由于，根据挖掘对象物的状态存在重复进行使铲斗6倾斜、中立并再次使之倾斜的动作的情况。
在载货后退工序中，前进后退切换杆为R，动臂操作为中立或上升，铲斗操作为中立，工作装置缸压力为基准值B到P的范围。
在载货前进工序中，前进后退切换杆为F，动臂操作为上升或中立，铲斗操作为中立，工作装置缸压力为基准值B到P的范围。
在排土工序中，前进后退切换杆为F，动臂操作为上升或中立，铲斗操作为卸料，工作装置缸压力为基准值B到P的范围。
在后退、动臂下降工序中，前进后退切换杆为R，动臂操作为下降，铲斗操作为倾斜，工作装置缸压力低于基准值P。
<装载重量W的测量流程>
本实施方式的轮式装载机1在上述的挖掘装入动作中测量铲斗6内的装载重量W且计算装载重量W的累计值。
图8是示出包括上述挖掘装入动作中的装载重量的测量方法在内的作业车辆的控制方法的流程图。
如图6、图7所示，在挖掘装入动作中，轮式装载机1朝向挖掘对象物前进。该轮式装载机1的前进如图6的(A)、(B)所示以朝向挖掘对象物100的方式进行，且进行至铲斗6的铲尖6a陷入挖掘对象物100。
之后，如图6的(C)所示，在动臂14上升的同时使铲斗6倾斜。由此挖掘对象物100被挖取到铲斗6内。由此进行挖掘。
在此，如图8所示判定是否进行了挖掘(步骤S1)。
如图8所示，之后进行载货后退判定(步骤S2)。具体来说，在挖掘对象物100被挖取到铲斗6内后且在轮式装载机1后退前铲斗6进行了卸料的情况下判定为进行攒起动作等而轮式装载机1为空载后退。另一方面，在挖掘对象物100被挖取到铲斗6内后铲斗6未进行卸料而轮式装载机1后退的情况下，判定为进行铲斗装入动作而铲斗6为载货。在此，“载货”是指铲斗6内放有货物的状态，“空载”是指铲斗6内未放有货物的状态。
该载货后退判定由图3所示的第一处理装置30的载货状态判定部30a及后退切换检测部30b进行。铲斗6是否进行了卸料的判定(是否为载货状态的判定)基于从作为工作装置传感器的第二角度检出器48输出的表示铲斗角度的检出信号(传感器信号)进行。此时，若铲斗6进行了卸料，则判定为进行攒起动作等。另外，若铲斗6未卸料而轮式装载机1后退，则判定为进行铲斗载货后退动作。
如图8所示，在判定为进行攒起动作等卸料操作的情况下，装载重量W的测量流程结束。另一方面，在判定为进行铲斗装入动作的情况下，轮式装载机1保持铲斗6处于载货状态而后退。此时，如图6的(D)所示，轮式装载机1后退。
如图8所示，在轮式装载机1后退至规定位置的时刻，判定操作者是否使轮式装载机1从后退状态向除了后退以外的其他状态转移(步骤S3)。除了后退以外的其他状态是前进或中立(停止)的状态。从后退状态向除了后退以外的其他状态转移的检测通过图3所示的后退切换检测部30b进行。
从后退状态向除了后退以外的其他状态转移的检测例如通过操作者是否进行了使图2所示的前进后退切换装置49的前进后退切换操作构件49a从后退(R)的位置到前进(F)的位置或中立(N)的位置的操作来进行。在从后退状态向其他状态切换了的情况下，从图3所示的前进后退切换装置49(前进后退切换检出传感器49b)向后退切换检测部30b输出后退状态切换信号(表示前进或中立的信号)。因此，后退切换检测部30b能够基于该后退状态切换信号检测后退状态向其他状态(前进或停止)切换了的情况。
另外，从后退状态向除了后退以外的其他状态转移的检测也可以通过由例如图2所示的车速检出部27检测到的轮式装载机1的移动速度的检测来进行。在后退状态向其他状态切换了的情况下，通过车速检出部27检测的轮式装载机1的移动速度从后退方向的速度变为前进方向的速度或变为0。因此，图3所示的后退切换检测部30b能够基于从车速检出部27输出的轮式装载机1的表示前进或停止的移动速度的信号(后退状态切换信号)检测后退状态向其他状态(前进或停止)切换了的情况。
如图8所示，在判定为未从后退状态向除了后退以外的其他状态转移的情况下，轮式装载机1继续后退。
如图8所示，在判定为从后退状态向除了后退以外的其他状态转移了的情况下，轮式装载机1前进或停止并计算铲斗6内的装载重量W(步骤S4)。装载重量W的计算通过图3所示的装载重量计算部30c进行。装载重量计算部30c如上所述根据基于第一角度检出器29的检出值而从动臂角检测部30h输出的动臂角度信号和基于第一液压检出器28a、28b的检出值而从压力差检测部30i输出的压力差信号计算铲斗6内的装载重量W。
如上所述，通过图8所示的上述步骤S3及步骤S4，图3所示的第一处理装置30在从行驶传感器(前进后退切换检出传感器49b、车速检出部27)接收到表示进行了从后退状态向后退状态以外的其他状态转移的操作的情况的后退状态切换信号时，能够基于该后退状态切换信号并根据工作装置传感器(第一液压检出器28a、28b、第一角度检出器29)的检出值计算铲斗6的装载重量W。
如图8所示，轮式装载机1在自前进或停止起经过规时刻间后，检测工作装置3是否进行了排土动作(步骤S5)。该工作装置3的排土动作如图6的(F)所示通过使铲斗6卸料来进行。铲斗6是否进行了卸料的判定基于从图2所示的第二角度检出器48输出的表示铲斗角度的检出信号进行。因此如图3所示，能够基于从第二角度检出器48输出的铲斗角度的信号检测排土检测部30d是否进行了排土。
如图8所示，在未检测到工作装置3的排土动作的情况下继续进行排土动作的检测。另一方面，在检测到工作装置3的排土动作的情况下，输出铲斗6内的货物的装载重量W(步骤S6)。该装载重量W的输出通过图3所示的第一处理装置30的装载重量输出部30e向存储部30j或显示部40输出装载重量W的信号来进行。由此，装载重量W的信号被存储在存储部30j中，并显示于显示部40，由第二处理装置70的显示部75显示。
如上所述，通过图8所示的步骤S5及步骤S6，在如图3所示从第二角度检出器48(工作装置传感器)输出的表示铲斗角度的检出信号为表示排土的信号(排土信号)的情况下，第一处理装置30的装载重量输出部30e基于该排土信号输出装载重量W。
如图8所示，基于所输出的装载重量W来累计装载重量W(步骤S7)。装载重量W的累计通过如图3所示由第一处理装置30的装载重量累计部30f在存储于存储部30j中的直到前次为止的装载重量中自动累计本次的装载重量(即自动累计多个装载重量)来进行。所累计的累计值被从装载重量累计部30f输出并向累计值输出部30g输入。所累计的累计值通过累计值输出部30g存储在存储部30j中，并显示于显示部40，由第二处理装置70的显示部75显示。
如上所述，进行本实施方式的包括挖掘装入动作中的装载重量的测量及累计在内的作业车辆的控制。
<动臂角度、动臂底侧压力、瞬时载荷及装载重量的变化>
本申请的发明人对本实施方式的轮式装载机1的挖掘装入一系列动作中的动臂角度、动臂缸压力差、瞬时载荷及装载重量的变化进行了研究。将其结果示出在图9中。
根据图9的结果可知，动臂角度、动臂缸压力差及瞬时载荷在挖掘时及排土时均变化很大。另外，可知动臂角度、动臂缸压力差及瞬时载荷均在载货后退时的前半段变化很大。与此相对，在载货后退时的后半段及载货前进时，动臂角度、动臂缸压力差及瞬时载荷各自的经时变化均被抑制得较小。可知特别是在即将从载货后退切换为载货前进时，动臂缸压力差及瞬时载荷各自的经时变化极小，动臂缸压力差及瞬时载荷分别稳定。
<实施方式的效果>
如图9所示，在载货状态下从后退状态(载货后退)切换为前进状态(载货前进)的前后，动臂缸压力差及瞬时载荷各自的经时变化极小。在本实施方式中，如图3及图6所示，基于表示在载货状态下进行了行驶装置4从后退状态向除了后退状态以外的其他状态转移的操作的情况的后退状态切换信号计算铲斗6的装载重量。按照这种方式，在本实施方式中，在从后退状态切换为前进状态的前后的时刻(timing)进行装载重量W的测量。在该从后退状态切换为前进状态的前后的时刻，由于动臂缸压力差及瞬时载荷分别稳定，因此能够准确测量装载重量W。由此，在测量装载重量时，可以基于前进后退切换杆刚刚从后退切换为前进后的瞬时载荷计算装载重量。
另外，装载重量的计算可以取代如前所述基于前进后退切换杆从后退切换为前进的情况进行，而基于实际车速变为0km/h的情况进行，也可以基于实际车速变为前进的情况进行。或者可以基于二者的组合进行。
此外，装载重量的计算优选在车速变为0km/h之前进行，但也可以在车速处于规定速度以下的期间进行。
另外，根据轮式装载机的铲斗的大小或装载的对象物的种类，存在动臂缸压力差及瞬时载荷的经时变化小的时间区域略微浮动的情况。由此计算装载重量的时刻也可以变更。
另外，在本实施方式中，如图3及图6所示，根据基于来自工作装置传感器的传感器信号而工作装置是否为攒起状态来判定铲斗6的载货状态。由此能够防止铲斗6在空载状态下累计装载重量W，能够获得准确的装载重量W的累计值。
另外，在本实施方式中，如图3及图6所示，从工作装置传感器(例如第二角度检出器48)接受表示工作装置3进行了排土的情况的排土信号，并基于该排土信号输出装载重量W。由此能够防止在排土前输出装载重量，能够准确获得排土后的装载重量W的累计值。
另外，在本实施方式中，如图3及图6所示，第一处理装置30自动累计多个装载重量W。由此能够获得准确的装载重量W的累计值。
另外，在本实施方式中，如图3及图6所示，工作装置传感器包括压力传感器和应变传感器中的至少一方。由此传感器选择的自由度变高。
另外，在本实施方式中，如图3及图6所示，工作装置传感器还包括工作装置位置传感器。由此还能够检出工作装置的位置。
另外，在本实施方式中，如图3及图6所示，行驶传感器包括前进后退切换检出传感器49b及车速检出部27中的至少一方。由此能够根据前进后退切换装置49中的前进后退切换操作构件49a的位置和通过车速检出部27检测的车速中的至少一方检测从后退状态向除了后退以外的其他状态转移的操作。
作为行驶传感器，也可以采用例如基于GPS(Global Positioning System：全球定位系统)的车速检出、使用立体相机的车速检出、使用变速器输出轴的旋转传感器的车速检出、使用变速器输入轴的旋转传感器和变速器变速比的车速检出等。另外，行驶传感器不限定于以上内容，总之只要能够检出车身的行进方向即可。
需要说明的是，在上述实施方式中对于装载重量W根据动臂缸16的顶侧压力及底侧压力的压力差和动臂角度进行计算的情况进行了说明，但装载重量W也可以根据动臂缸16的底侧压力和动臂角度来计算。在该情况下，不需要图2中的压力传感器28a。
另外，在上述实施方式中，对图3所示的功能框30a～30j包括在第一处理装置30中的情况进行了说明，但这些功能框30a～30j也可以包括在图2所示的第二处理装置70中。在该情况下，前进后退切换装置49、车速检出部27、第一液压检出器28a、28b、第一角度检出器29及第二角度检出器48各自的检测信号也可以经由图2所示的输出部45向第二处理装置70输出。
另外，动臂操作装置52与铲斗操作装置54也可以是相互一体化而成的转向杆(单杆)。在该情况下，一个转向杆兼作为动臂操作装置52和铲斗操作装置54。
另外，图2所示的第二处理装置70也可以通过CAN(Controller Area Network：控域网)、LAN(Local Area Network：局域网)、无线LAN等在输出部45之间进行电信号/电波信号的收发。
另外，第二处理装置70也可以接受第一处理装置30的输入信息来进行运算。
另外，在上述实施方式中，作为应用上述实施方式的结构的作业车辆对图1所示的轮式装载机1进行了说明，但应用上述实施方式的结构的作业车辆除了轮式装载机1以外，也可以是具有铲斗6且能够前进后退的作业车辆，或者是例如反铲装载机等。
应该认为，此次公开的实施方式在全部方面均为例示，并非是限制性的内容。本发明的范围由技术方案示出而非上述的说明，旨在包含与技术方案等同的含义及范围内的全部变更。
附图标记说明：
1 轮式装载机、2 车身框架、3 工作装置、4 行驶装置、4a 前轮、4b 后轮、5 驾驶室、6 铲斗、6a 铲尖、10 动臂销、11 前框架、12 后框架、13 转向缸、14 动臂、15 倾斜杆、16 动臂缸、17 铲斗销、18 双臂曲柄、18a 支承销、19 倾斜缸、20 发动机、21 输入轴、22动力取出部、23 动力传递机构、23a 输出轴、24 缸驱动部、25 工作装置泵、26 控制阀、27车速检出部、28a、28b 第一液压检出器(压力传感器)、29 第一角度检出器、30 第一处理装置、30a 载货状态判定部、30b 后退切换检测部、30c 装载重量计算部、30d 排土检测部、30e 装载重量输出部、30f 装载重量累计部、30g 累计值输出部、30h 动臂角检测部、30i压力差检测部、30j 存储部、40、75 显示部、45 输出部、48 第二角度检出器、49 前进后退切换装置、49a 前进后退切换操作构件、49b 前进后退切换检出传感器、51 加速操作装置、51a 加速操作构件、51b 加速操作检出部、52 动臂操作装置、52a 动臂操作构件、52b 动臂操作检出部、53 变速操作装置、53a 变速操作构件、53b 变速操作检出部、54 铲斗操作装置、54a 铲斗操作构件、54b 铲斗操作检出部、58 制动操作装置、58a 制动操作构件、58b制动操作检出部、70 第二处理装置、71 输入部、100 挖掘对象物、200 自卸卡车、W 装载重量。

Claims (11)

1.一种作业车辆，其中，
所述作业车辆具备：
车身；
工作装置，其安装于所述车身且具有铲斗和动臂；
行驶装置，其安装于所述车身且使所述车身行驶；
工作装置传感器，其检测所述工作装置的状态；
行驶传感器，其检测所述行驶装置的行驶状态；以及
控制器，其判定所述铲斗的载货状态且判断在所述载货状态下进行了所述行驶装置从后退状态向除了所述后退状态以外的其他状态转移的操作的情况，基于所述判断并根据基于构成所述工作装置传感器的第一角度检出器的检出值而从动臂角检测部输出的动臂角度信号和基于构成所述工作装置传感器的第一液压检出器的检出值而从压力差检测部输出的动臂缸的顶侧压力与底侧压力的压力差信号计算所述铲斗的装载重量，
所述其他状态是前进或停止的状态。
2.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，
所述控制器基于来自所述工作装置传感器的传感器信号，根据所述工作装置是否处于所述载货状态对所述铲斗的所述载货状态进行判定。
3.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，
所述控制器从所述工作装置传感器接受表示所述工作装置进行了排土的情况的排土信号且基于所述排土信号输出所述装载重量。
4.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，
所述控制器自动累计多个所述装载重量。
5.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，
所述工作装置传感器包括压力传感器和应变传感器中的至少一方。
6.根据权利要求5所述的作业车辆，其中，
所述工作装置传感器还包括工作装置位置传感器。
7.根据权利要求6所述的作业车辆，其中，
所述工作装置位置传感器为缸行程传感器或工作装置角度传感器。
8.根据权利要求7所述的作业车辆，其中，
所述行驶传感器包括能够对前进、中立及后退进行切换的FNR切换杆。
9.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，
所述行驶传感器包括车速检出部。
10.一种系统，其包括作业车辆，其中，
所述作业车辆具备：
车身；
工作装置，其安装于所述车身且具有铲斗和动臂；
行驶装置，其安装于所述车身且使所述车身行驶；
工作装置传感器，其检测所述工作装置的状态；
行驶传感器，其检测所述行驶装置的行驶状态；以及
控制器，其判定所述铲斗的载货状态，且在从所述行驶传感器接收到表示在所述载货状态下进行了所述行驶装置从后退状态向除了所述后退状态以外的其他状态转移的操作的情况的后退状态切换信号时，基于所述后退状态切换信号并根据基于构成所述工作装置传感器的第一角度检出器的检出值而从动臂角检测部输出的动臂角度信号和基于构成所述工作装置传感器的第一液压检出器的检出值而从压力差检测部输出的动臂缸的底侧压力信号计算所述铲斗的装载重量，
所述其他状态是前进或停止的状态。
11.一种作业车辆的装载重量计算方法，其中，
所述作业车辆具备：车身；工作装置，其安装于所述车身且具有铲斗和动臂；行驶装置，其安装于所述车身且使所述车身行驶；工作装置传感器，其检测所述工作装置的状态；以及行驶传感器，其检测所述行驶装置的行驶状态，
所述作业车辆的装载重量计算方法包括以下工序：
对所述铲斗的载货状态进行判定；以及
在从所述行驶传感器接收到表示在所述载货状态下进行了所述行驶装置从后退状态向除了所述后退状态以外的其他状态转移的操作的情况的后退状态切换信号时，基于所述后退状态切换信号并根据基于构成所述工作装置传感器的第一角度检出器的检出值而从动臂角检测部输出的动臂角度信号和基于构成所述工作装置传感器的第一液压检出器的检出值而从压力差检测部输出的动臂缸的顶侧压力与底侧压力的压力差信号计算所述铲斗的装载重量，
所述其他状态是前进或停止的状态。
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