JP2011196070A - 建設車両の作業機の調整装置及び調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バケットが地面に水平に接触している状態を精度良く検出すること。
【解決手段】バケット３０を地面に水平に接触させた状態から、バケットを動かさずにブーム２０を上方に回動させる。バケットシリンダ長算出部１０３は、基準ブーム角度毎に、ブーム角度センサ２２からのブーム角度θａとベルクランク角度センサ３３からのベルクランク角度θｂとに基づいてシリンダ長テーブル１０４を参照し、バケットシリンダ３１のシリンダ長を求める。補正量算出部１０５は、バケット水平接地時の基準シリンダ長と算出されたシリンダ長との差分を補正量として算出し、記憶する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設車両の作業機の調整装置及び調整方法に関する。

建設車両の一例としてのホイールローダは、例えば、バケットを地面に対して水平にさせた状態で、土砂等の山にバケットを突入させることにより、堀削する。バケットを水平にさせることにより、バケットが土砂等に突入するときの抵抗を小さくできる。さらに、突入時の抵抗を小さくできれば、ホイールローダの燃費を低減できる。従って、ブームを地面付近に降ろしてバケットを接地させる場合には、バケットの姿勢を水平にさせることが重要となる。そこで、従来技術では、バケットの姿勢を水平に制御するために、作業機に角度センサを設けると共に、制御精度の向上のために角度センサの調整を行う（特許文献１）。

特開２００５−１２１４３７号公報

従来技術では、ブームのトップ位置とボトム位置との両方で、ブーム角度センサの出力信号をそれぞれ設定する。これにより、ブーム角度の下限値と上限値との２点で、ブーム角度センサの出力を補正することができる。

しかし、従来技術では、ブーム角度センサ単体の精度を調整するだけであり、建設車両全体として作業機の姿勢を調整するものではない。例えば、バケットをより正確に水平にさせるためには、ブーム角度センサを調整するだけでは足りず、例えば、作業機の組立時の誤差、作業機を構成する各部品の製造誤差、ホイールの摩耗による車高変化、標準品以外のバケットの装着、オプション品の装着による車体の傾き等、種々の要因を考慮する必要がある。

従って、本発明の目的は、建設車両全体として作業機の姿勢を調整する建設車両の作業機の調整装置及び調整方法を提供することにある。本発明の他の目的は、バケットシリンダのシリンダ長を検出するためのシリンダ長テーブルの値を補正することにより、バケットを接地させたときの姿勢を水平にさせることができるようにした建設車両の作業機の調整装置及び調整方法を提供することにある。本発明の更なる目的は後述する実施形態の記載から明らかになるであろう。

本発明の一つの観点に従う調整装置は、建設車両が備える作業機を調整するための調整装置であって、作業機は、ブームシリンダにより上下動するブームと、ブームの先端側に設けられ、バケットシリンダにより回動されるバケットとを備えており、ブームの角度を第１角度として検出する第１角度センサと、バケットシリンダのシリンダ長に応じて回動する回動点の角度を第２角度として検出する第２角度センサと、第１角度及び第２角度に基づきバケットシリンダのシリンダ長を算出するために使用されるシリンダ長テーブルと、第１角度センサにより検出される第１角度と、第２角度センサにより検出される第２角度と、シリンダ長テーブルとに基づき、バケットシリンダのシリンダ長を算出するバケットシリンダ長算出部と、バケットシリンダ長を固定した状態でブームを所定範囲内で回動させながら、バケットシリンダ長算出部によりシリンダ長を算出させ、算出されたシリンダ長と作業機が所定の姿勢である場合の基準シリンダ長との差分を補正量として算出する補正量算出部と、を備える。

作業機は、さらに、中央部がブームの途中に回動可能に設けられ、一端部がバケットシリンダに回動可能に取り付けられ、他端部がバケットに回動可能に取り付けられた、ベルクランクを備えることができ、第２角度センサは、ベルクランクとブームとの角度を第２角度として検出するようになっており、所定の姿勢とは、バケットが水平に接地している場合の姿勢を含み、バケットシリンダ長を固定した態様でブームを上下させた姿勢である。

補正量算出部は、補正量をシリンダ長テーブルとは別の補正量テーブルに記憶させるか、または、補正量でシリンダ長テーブルを更新させるか、のいずれかを実行することができる。

所定範囲とは、バケットが水平に接地している場合の開始位置から、ブームが上方に回動する上限位置までの範囲であってもそれ以下でもよい。補正量算出部は、予め設定される複数の基準第１角度毎に補正量をそれぞれ算出することができる。

第１角度センサは、各基準第１角度を中心とする前後の領域で、第１角度をそれぞれ複数回ずつ検出できる。基準第１角度を中心とする前後の領域とは、基準第１角度に到達する前の領域（＜基準第１角度）と、基準第１角度を過ぎた領域（＞基準第１角度）とを、意味する。第１角度センサは、各基準第１角度のそれぞれにおいて、各基準第１角度に至る前の領域及び各基準第１角度を過ぎた領域のそれぞれで数回ずつ第１角度を検出することができる。同様に、第２角度センサも、各基準第１角度を中心とする前後の領域で、第２角度をそれぞれ複数回ずつ検出できる。バケットシリンダ長算出部は、各基準第１角度の前側領域で検出された各第１角度の平均値及び各第２角度の平均値とシリンダ長テーブルとに基づいて、第１シリンダ長を算出することができ、さらに、各基準第１角度の後側領域で検出された各第１角度の平均値及び各第２角度の平均値とシリンダ長テーブルとに基づいて、第２シリンダ長を算出することができる。さらに、バケットシリンダ長算出部は、第１シリンダ長と第２シリンダ長とから各基準第１角度毎のシリンダ長を算出することができる。つまり、バケットシリンダ長算出部は、各基準第１角度に至る前の前側領域で算出された第１シリンダ長と、各基準第１角度を過ぎた後側領域で算出された第２シリンダ長との平均値を、各基準第１角度毎のシリンダ長として求めることができる。

バケットシリンダ長算出部は、第１角度及び第２角度とシリンダ長テーブルとに基づいてシリンダ長を算出できない特異領域に第１角度が入った場合、特異領域のシリンダ長を、既知のシリンダ長を用いて外挿法で算出することもできる。

本発明の他の観点に従う調整方法は、建設車両の作業機を調整するための方法であって、作業機は、ブームシリンダにより上下動するブームと、ブームの先端側に設けられ、バケットシリンダにより回動されるバケットと、中央部がブームの途中に回動可能に設けられ、一端部がバケットシリンダに回動可能に取り付けられ、他端部がバケットに回動可能に取り付けられたベルクランクとを備えており、ブームの角度を示すブーム角度とベルクランクの角度を示すベルクランク角度とに基づいてバケットシリンダのシリンダ長を検出するためのシリンダ長テーブルがメモリに記憶されており、作業機を操作するための操作レバー装置からの操作信号により、バケットを水平に接地させた状態から、バケットシリンダ長を固定したままでブームを上方に回動させ、ブーム角度が任意のブーム角度に達したか否かを判定し、ブーム角度が任意の基準ブーム角度に達した場合、ブーム角度とベルクランク角度とに基づいてシリンダ長テーブルを参照することにより、バケットシリンダのシリンダ長を算出し、算出されたシリンダ長と、バケットが水平に接地している状態における基準シリンダ長との差分を算出し、算出された差分をシリンダ長の補正量として記憶させるようになっている。

図１は、本実施形態の全体概要を示す説明図である。 図２は、作業機を拡大して示す側面図である。 図３は、バケットシリンダ長を求めるためのテーブルを示す。 図４は、バケットシリンダ長の調整方法を示すフローチャートである。 図５は、図４中のキャリブレーション処理を示すフローチャートである。 図６は、基準ブーム角度の前後の平均値に基づいてシリンダ長を算出する様子を示す模式図である。 図７は、算出不能な領域のシリンダ長の補正量を外挿法で求める様子を示すグラフである。 図８は、補正量を記憶するテーブルを示す。 図９は、本実施例の効果を模式的に示す説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を、建設車両としてのホイールローダに適用した場合を例に挙げて説明する。但し、本実施形態は、ホイールローダ以外の他の建設車両にも適用することができる。

図１は、本実施形態の概要を示す。ホイールローダ１０は、車体１１と、車体１１の前後左右に取り付けられるホイール１２と、車体１１の後部に設けられる機械室１３と、車体１１の前部に設けられる作業機１４と、車体１１の中央部に設けられる運転室１５と、を備える。運転室１５には、ホイールローダ１０を制御するコントローラ１００と、作業機１４を操作する操作レバー装置１６とが設けられている。

作業機１４は、車体１１の前部から前方に延びるようにして回動可能に設けられるブーム２０と、ブーム２０の先端側に回動可能に設けられるバケット３０と、ブーム２０を上下に回動させるブームシリンダ２１と、バケット３０を回動させるためのバケットシリンダ３１と、バケットシリンダ３１とバケット３０とをリンクさせるベルクランク３２とを備える。

図２の拡大図にも示すように、ベルクランク３２の中央部３２Ｃは、ブーム２０の中央に回動可能に支持されており、ベルクランク３２の一方の端部３２Ａは、バケットシリンダ３１のシリンダロッド３１Ａ先端に回動可能に取り付けられており、ベルクランク３２の他方の端部３２Ｂは、チルトロッド３０Ａを介して、バケット３０の後部に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ３１の伸縮力は、ベルクランク３２により回転運動に変換されて、バケット３０に伝達される。

ブーム２０の一方の取付部２０Ａは車体１１の前部に回動可能に取り付けられ、ブーム２０の他方の取付部２０Ｂはバケット３０の後部に回動可能に取り付けられている。ブーム２０の中央取付部２０Ｃには、ブームシリンダ２１のシリンダロッド２１Ａの先端が回動可能に取り付けられる。

図２に示すように、ブーム角度センサ２２は、例えば、ブーム２０の一方の取付部２０Ａに設けられており、ブーム２０の中心線と水平線Ｈとの間のブーム角度θａを検出し、検出信号を出力する。ブーム２０の中心線とは、ブーム２０の一方の取付部２０Ａと他方の取付部２０Ｂとを結ぶ線である。ブーム角度センサ２２は「第１角度センサ」に対応し、ブーム角度θａは「第１角度」に対応する。

ベルクランク角度センサ３３は、ベルクランク３２の中央部３２Ｃに設けられており、ベルクランク３２の一端３２Ａと中央３２Ｃとを結ぶ線と、ブーム２０の中心線との間のベルクランク角度θｂを検出し、検出信号を出力する。ベルクランク角度センサ３３は「第２角度センサ」に対応し、ベルクランク角度θｂは「第２角度」に対応する。

図１に戻ってコントローラ１００の構成を説明する。コントローラ１００は、マイクロプロセッサと、メモリと、入出力回路等を備えるコンピュータシステムとして構成することができる。コントローラ１００は、例えば、平均値算出部１０１，１０２と、バケットシリンダ長算出部１０３と、バケットシリンダ長テーブル１０４と、補正量算出部１０５と、基準シリンダ長記憶部１０６と、補正量テーブル１０７と、バケット姿勢制御部１０８とを備える。

平均値算出部１０１の一方は、ブーム角度センサ２２から出力されるブーム角度θａの平均値を算出する。他方の平均値算出部１０２は、ベルクランク角度センサ３３から出力されるベルクランク角度θｂの平均値を算出する。なお、各平均値算出部１０１，１０２の機能をバケットシリンダ長算出部１０３内に設けることもできる。本実施例では、センサ信号のノイズの影響を減らすために、所定周期で検出されるセンサ出力信号を、直近の所定回数分平均して、平均値を常に算出している。

バケットシリンダ長算出部１０３は、ブーム角度θａ及びベルクランク角度θｂに基づいてバケットシリンダ長テーブル１０４を参照することにより、現在のバケットシリンダ長Ｌｃを算出する。バケットシリンダ長テーブル１０４の構成は、図３で後述する。

基準シリンダ長記憶部１０６には、バケット３０を水平に接地させたときのバケットシリンダ長（＝基準シリンダ長Ｌｃｓ）が記憶されている。

補正量算出部１０５は、バケットシリンダ長算出部１０３によって算出されたバケットシリンダ長Ｌｃと、基準シリンダ長記憶部１０６に記憶されている基準シリンダ長Ｌｃｓとを比較し、両者の差分を補正量Ｏｓ（＝Ｌｃｓ−Ｌｃ）として算出する。算出された補正量Ｏｓは、補正量テーブル１０７に記憶される。補正量テーブル１０７の構成は、図８で後述する。

基準シリンダ長Ｌｃｓとは、作業機１４が所定の姿勢になった場合のバケットシリンダ長である。所定の姿勢とは、図１に示すように、バケット３０が地面Ｇに水平に接触している状態を示す。この状態は、「バケットが水平に接地した状態」である。基準シリンダ長Ｌｃｓを記憶するための記憶領域１０６を廃止し、バケットシリンダ長テーブル１０４内に基準シリンダ長を記憶させる構成でもよい。また、補正量テーブル１０７を廃止し、バケットシリンダ長を補正するための補正量Ｏｓをバケットシリンダ長テーブル１０４に書き込む構成としてもよい。

図１中では、紙面の都合上、信号線を省略しているが、バケット姿勢制御部１０８には、ブーム角度センサ２２からの信号とベルクランク角度センサ３３からの信号とが入力される。バケット姿勢制御部１０８は、ブーム角度θａとベルクランク角度θｂとに基づいてバケットシリンダ長テーブル１０４を参照することにより、バケット３０の姿勢を制御する。

図２については既に述べたので、図３を用いて、バケットシリンダ長テーブル１０４の例を説明する。バケットシリンダ長テーブル１０４は、バケットシリンダ３１のシリンダ長Ｌｃを求めるために使用されるテーブルである。バケットシリンダ長テーブル１０４には、例えば、複数の基準ブーム角度（本願発明の基準第１角度）と複数の基準ベルクランク角度とのそれぞれの組合せにおける、シリンダ長が予め登録されている。

基準ブーム角度とは、設計仕様とするブーム角度センサ２２の出力値が表す所定の角度範囲内で予め複数設定されている、基準となるブーム角度を意味する。例えば、ブーム２０がボトム位置（ブームシリンダ２１が機械的に最も縮められた状態）にある場合のブーム角度（下限角度、例えば−５０度）から、ブーム２０がトップ位置（ブームシリンダ２１が機械的に最も伸びた状態）にある場合のブーム角度（上限角度、例えば５０度）までの範囲内に、５度刻みで基準ブーム角度が設定される。

基準ベルクランク角度とは、設計仕様とするベルクランク角度センサ３３の出力値が表す、他の下限角度（例えば０度）から他の上限角度（例えば６５度）までの範囲内で予め複数設定されている、ベルクランク角度である。基準ベルクランク角度は、下限値から中間値（例えば２５度）に至るまでの範囲では、例えば５度刻みで設定され、中間値から上限値に向かう領域では、例えば３度刻みで設定される。なお、上限値付近では、４度または５度刻みで基準ベルクランク角度が設定される。つまり、バケット３０が接地した状態では、より細かく基準ベルクランク角度が設定されている。

各基準ブーム角度と各基準ベルクランク角度の組合せに対応して、バケットシリンダ長Ｌｃが予め設定されている。従って、ブーム角度θａとベルクランク角度θｂとが判明すれば、補間演算を行うことにより、テーブル１０４からバケットシリンダ長Ｌｃを算出することができる。

本実施例のホイールローダ１０は、製造誤差及びセンサ誤差等の一切無い理想的な状態において、ブーム角度θａが−４０度、かつ、ベルクランク角度θｂが４６度の場合に、バケット３０が水平に接地し、そのときのバケットシリンダ長Ｌｃは２０５６ｍｍ（＝図３中のＬ６２）になるものとしている。本実施例の基準シリンダ長は、２０５６ｍｍであり、基準シリンダ長記憶部１０６には、２０６５ｍｍが記憶されている。

なお、理想的な状態の場合の、ブーム角度θａとベルクランク角度θｂとバケットシリンダ長Ｌｃとの関係の一部をバケットシリンダ長テーブル１０２から抜き出すと、次の通りである。理想的な状態とは、ブーム角度センサ２２及びベルクランク角度センサ３３が設計仕様の通りに信号を出力しており、かつ、作業機１４等に製造誤差及び組立誤差等が生じていない場合を意味する。なお、以下では、（ブーム角度θａ，ベルクランク角度θｂ，バケットシリンダ長Ｌｃ）の形式で表現する。

（−２０度，４０度，２００２ｍｍ）、（−２０度，４３度，２０５７ｍｍ）、（０度，３４度，２００７ｍｍ）、（０度，３７度，２０６２ｍｍ）、（２０度，２８度，２０５１ｍｍ）、（２０度，３１度，２１０６ｍｍ）、（４５度，１５度，２０３４ｍｍ）、（４５度，２０度，２１１９ｍｍ）。

ブーム２０が回動可能な範囲（−５０度から５０度まで）のうち、所定の範囲（−４０度から４５度近辺）においては、バケット３０を接地させたときにバケット３０が水平になるバケットシリンダ長Ｌｃを得ることができる。

但し、図３に示すテーブル１０４に設定されるバケットシリンダ長は、製造誤差、組立誤差、センサ誤差等が一切無い理想的な状況下における値であり、実際にバケット３０を水平にするためのバケットシリンダ長は異なる。そのため、本実施例では、以下に述べるように、テーブル１０４に記憶されているバケットシリンダ長を補正するための補正量を算出する。

図４は、バケットシリンダ長を調整するための流れを示す説明図である。まず、調整に先立って、オペレータは、ブーム角度センサ２２を調整する（Ｓ１０）。なお、Ｓ１０では、ベルクランク角度センサ３３も一緒に調整される。

例えば、オペレータは、ブーム２０がボトム位置にあるときのブーム角度センサ２２の出力値をコントローラ１００のメモリに記憶させると共に、ブーム２０がトップ位置にあるときのブーム角度センサ２２の出力値をコントローラ１００のメモリに記憶させる。さらに、オペレータは、ベルクランク３２の回動可能範囲の下限値と上限値とで、ベルクランク角度センサ３３の出力値をコントローラ１００のメモリに記憶させる。

次に、オペレータは、操作レバー装置１６を操作することにより、バケット３０を水平にして接地させる（Ｓ１１）。

オペレータは、運転室１５内に設けられるモニタまたはスイッチを操作して、キャリブレーションモードに移行させる（Ｓ１２）。それにより、図５に示すキャリブレーション処理が実行される（Ｓ１３）。後述のキャリブレーション処理を終えた後、本処理は終了する。

図５は、キャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。コントローラ１００は、操作レバー装置１６に含まれるブームレバーの操作量を検出し、ブームレバー操作量が所定値（例えば、５％以上）であるか否かを判定する（Ｓ２０）。ブームレバー操作量が所定値以上の場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、コントローラ１００は、キャリブレーションのための操作が開始されたと判断する。オペレータは、バケット３０を操作せずに（つまり、バケットシリンダ長を固定したまま）、ブーム２０をゆっくりと上方に回動させる。つまり、オペレータは、エンジン出力をローアイドルに設定して、ブームレバーのみを操作する。

ここで、バケットレバーを操作せずにブームレバーのみを操作した場合でも、バケットシリンダ３１とベルクランク３２とチルトロッド３０Ａとによるリンクモーションによって、ブーム２０の回動に伴ってバケット３０の姿勢は若干傾き、水平ではなくなる。本実施例では、作業効率を向上させるべく、バケット３０が地面付近に位置する場合に、バケット３０の姿勢をできるだけ水平にさせることを目的とする。ブーム角度がいかなる値であろうとも、バケットシリンダ長を基準シリンダ長に保持しておくならば、ブーム２０を降ろしてバケット３０を接地させた場合、バケット３０の姿勢は水平になる。従って、本実施例では、ブーム２０が上方に位置する場合（つまり、バケット３０が地面からある程度離れてしまった場合）、バケット３０の姿勢が水平でなくても構わない。

コントローラ１００は、ブーム角度センサ２２からのブーム角度θａが一つの基準ブーム角度に達したか否かを判断する（Ｓ２１）。ブーム角度θａが基準ブーム角度に達すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、コントローラ１００は、ブーム角度θａとベルクランク角度θｂとに基づいて、バケットシリンダ長テーブル１０４を参照し、バケットシリンダ長を算出する（Ｓ２２）。

コントローラ１００は、バケット３０を水平に接地させた場合のバケットシリンダ長（基準シリンダ長Ｌｃｓ）と、Ｓ２２で算出されたバケットシリンダ長Ｌｃとの、差分（＝Ｌｃｓ−Ｌｃ）を算出する（Ｓ２３）。

コントローラ１００は、Ｓ２３で算出された差分を一つの基準ブーム角度における補正量Ｏｓとして記憶させた後（Ｓ２４）、ブームレバーの操作量が所定値未満ではないことを確認する（Ｓ２５：ＮＯ）。コントローラ１００は、ブーム角度θａが上限角度θｍａｘに到達するまで（Ｓ２６）、Ｓ２０−Ｓ２６を繰り返し実行する。ブーム角度θａが上限角度θｍａｘに達する前に、ブームレバーの操作量が所定値未満になった場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、コントローラ１００は、本処理を異常終了させる。なお、前記Ｓ２１でＮＯと判定された場合は、Ｓ２５に移る。なお、上限角度θｍａｘは、ブーム２０がトップ位置にある場合のブーム角度であって、例えば５０度である。

Ｓ２４で記憶される補正量Ｏｓは、テーブル１０４において、その補正量Ｏｓが算出されたときの一つの基準ブーム角度の行で使用される。つまり、補正量Ｏｓが算出された基準ブーム角度における全てのベルクランク角度のデータを、一律に補正する。

具体例を説明する。例えば、Ｓ２２で算出されるバケットシリンダ長Ｌｃが２０６０ｍｍであったとする。このときのブーム角度θａを−４０度とする。

バケット３０の操作を禁止し、バケットシリンダ３１のシリンダ長を固定した状態で、ブーム２０は上方に回動操作される。誤差の無い理想的な状態であれば、バケットシリンダ長Ｌｃは基準シリンダ長Ｌｃｓ（＝２０５６ｍｍ）となっているはずである。しかし、実際に算出されたシリンダ長Ｌｃは２０６０ｍｍであり、基準シリンダ長Ｌｃｓと−４ｍｍ相違する。この−４ｍｍの差分が補正量（オフセット）Ｏｓとなる。−４ｍｍの補正量Ｏｓは、基準ブーム角度−４０度の行に適用される。

これにより、ブーム角度θａが−４０度の場合、バケットシリンダ長テーブル１０４に記載されたバケットシリンダ長Ｌｃから４ｍｍを差し引いた値が、正確な値となる。その正確な値には、製造誤差及び組立誤差が含まれない。補正量Ｏｓには、製造誤差及び組立誤差が反映されているためである。

バケット接地時に水平姿勢となる制御を行う場合、基準シリンダ長Ｌｃｓに補正量Ｏｓを加算した値が制御目標として設定されることになる。これにより、バケットシリンダ長を、バケット接地時に正確に水平姿勢となる長さにすることができる。

このように、本実施例では、バケットシリンダ長テーブル１０４に記憶されているバケットシリンダ長を補正量Ｏｓで補正することにより、そのホイールローダ１０の有する構造上の誤差（製造誤差、組立誤差等）を無くして、正確なバケットシリンダ長を得ることができる。従って、より正確に、バケット３０を水平に接地させることができ、ホイールローダ１０の作業効率を高めることができる。なお、キャリブレーションの後に、例えば、ホイールの摩耗によりホイールローダの車高が変化したり、オプション品の装着または換装によりホイールローダが傾いたりして、先のキャリブレーションで得た補正量Ｏｓが実際と合わなくなった場合は、再度キャリブレーションを行えばよい。

図６は、ブーム角度センサ２２からの信号の平均値を用いてバケットシリンダ長を求める様子を示す。図６では、基準ブーム角度をθｓと示す。図６の横軸は時間軸である。図６の左側の軸は、ブーム角度センサ２２の出力信号を示す。図６の右側の軸は、ベルクランク角度センサ３３の出力信号を示す。図６の上側には、ベルクランク角度センサ３３の出力信号の時間変化が示されている。図６の下側には、ブーム角度センサ２２の出力信号の時間変化が示されている。

本実施例では、ブーム角度センサ２２及びベルクランク角度センサ３３から、１０ｍｓｅｃ毎に、それぞれのセンサ信号を得る。図６には、１０回分のセンサ出力（１００ｍｓｅｃの時間内に出力されたセンサ信号）の平均値の推移が示されている。基準ブーム角度θｓは、ブーム角度センサ２２から出力される出力信号の平均値変化に基づいて、検出することができる。基準ブーム角度θｓに至る前の領域（Ｉ，ＩＩＩ）では、ブーム角度センサ２２の出力信号の平均値θａ１とベルクランク角度センサ３３の出力信号の平均値θｂ１とに基づいて、バケットシリンダ長テーブル１０４を参照する。これにより、通過前の領域（Ｉ，ＩＩＩ）におけるバケットシリンダ長の平均値Ｌｃ１（第１シリンダ長）が算出される。

同様に、基準ブーム角度θｓを通過した後の領域（ＩＩ，ＩＶ）においても、ブーム角度の平均値θａ２及びベルクランク角度の平均値θｂ２を用いて、バケットシリンダ長テーブル１０４を参照する。これにより、基準ブーム角度θｓを過ぎた領域（ＩＩ，ＩＶ）におけるバケットシリンダ長の平均値Ｌｃ２（第２シリンダ長）が算出される。

コントローラ１００は、通過前領域の平均ブーム角度θａ１及び平均シリンダ長Ｌｃ１と、通過後領域の平均ブーム角度θａ２及び平均シリンダ長Ｌｃ２とから、補間演算を行うことにより、基準ブーム角度θｓにおけるバケットシリンダ長Ｌｃを算出する。これにより、本実施例では、センサ信号に現れるノイズの影響を少なくして、より正確にバケットシリンダ長を算出することができる。

図７は、補正量Ｏｓを外挿計算により求める様子を示す。図６で説明したように、本実施例では、各基準ブーム角度の前後の領域（Ｉ，ＩＩＩと、ＩＩ，ＩＶ）で、ブーム角度センサ２２及びベルクランク角度センサ３３の信号の平均値を求めることにより、正確性を高めている。しかし、基準ブーム角度に至る前の通過前領域でのセンサ信号の平均値のみが使用可能な場合、または、基準ブーム角度を通過した後の通過後領域でのセンサ信号の平均値のみが使用可能な場合も、発生し得る。

そこで、本実施例では、通過前領域（Ｉ，ＩＩＩ）のセンサ信号の平均値と通過後領域（ＩＩ，ＩＶ）のセンサ信号の平均値との両方を使用できない場合、外挿法を用いて補正量Ｏｓを算出する。図７のグラフでは、ブーム角度がＰ１以上、またはＰ２以下の場合に、外挿法によって補正量Ｏｓが算出される。

図８は、補正量Ｏｓを記憶するためのテーブル１０７の一例を示す。補正量テーブル１０７は、基本的に、バケットシリンダ長テーブル１０４と同一構成を有する。即ち、補正量テーブル１０７は、各基準ブーム角度の各基準ベルクランク角度毎に、そのときのバケットシリンダ長に適用されるべき補正量Ｏｓを記憶する。基準ブーム角度が同一の場合（つまり、同一行の場合）、補正量Ｏｓは同一である（例えば、Ｏｓ１０＝Ｏｓ１１＝Ｏｓ１２＝Ｏｓ１３＝・・・＝Ｏｓ２４）。

堀削のためブーム２０を地面付近に降ろしたときに、バケット３０が地面に対して水平姿勢となる制御を行う場合、図１に示すバケット姿勢制御部１０８は、ブーム角度θａとベルクランク角度θｂとに基づいて、バケットシリンダ長テーブル１０４及び補正量テーブル１０７を参照する。バケット姿勢制御部１０８は、バケットシリンダ長テーブル１０４から読み出したバケットシリンダ長を、補正量テーブル１０７から読み出した補正量で補正することにより、正確なバケットシリンダ長を知ることができる。そして、補正されたバケットシリンダ長に基づいてバケット姿勢（バケットシリンダ長）が制御される。これにより、バケット姿勢制御部１０８は、より正確に、バケット３０の姿勢を水平に制御することができ、ホイールローダ１０の作業の信頼性及び作業効率を高めることができる。

補正量テーブル１０７を廃止し、算出された補正量Ｏｓでバケットシリンダ長テーブル１０４の該当行を書き換える構成としてもよい。この場合は、テーブル１０７の分だけメモリの消費量を節約することができる。

このように構成される本実施例によれば、ホイールローダ全体の機械構造的な誤差を考慮して、バケットシリンダ３１のシリンダ長を補正することができ、より正確にバケット３０の姿勢を制御することができる。本実施例では、最も精度が要求されるシリンダ長に固定して、対応する位置のセンサ出力を補正することができる。従って、本実施例では、バケット３０が水平姿勢で接地しているときのバケットシリンダ長を高精度に制御することができる。これに対し、従来技術では、各角度センサ２２，３３の両端側の出力（上限値と下限値）のみを基準値に一致させる。従って、従来技術では、上限値と下限値との間の中間領域では、２つの角度センサ２２，３３の誤差が重なり合い、バケットシリンダ長を高精度に制御することができない。本実施例では、上述のように、２つの角度センサ２２，３３という複数のセンサ出力を用いて間接的に、バケットシリンダ長という一つのパラメータを制御する。従って、バケットが水平に接地しているときのバケットシリンダ長を高精度に制御することができる。ここで図９を参照する。

図９は、従来技術による制御精度の向上範囲Ａ１０と本実施例による制御精度の向上範囲Ａ１１とを対比して示す説明図である。バケットシリンダ長テーブル１０４を用いて説明する。従来技術の場合は、上述のように、各センサ２２，３３のセンサ出力の上限値及び下限値のみを基準値に補正するため、テーブル１０４の周辺部Ａ１０では、バケットシリンダ長を高精度に制御できる。周辺部Ａ１０以外の領域では、制御精度を高くすることができない。これに対し、本実施例では、バケットの水平姿勢が求められる領域Ａ１１で、バケットシリンダ長を高精度に制御することができる。つまり、本実施例では、実際の作業で求められる領域Ａ１１において、バケット姿勢を水平に制御できる。

本実施例によれば、バケット３０を水平に接地させた状態から、ブーム２０をゆっくり上方に回動させるだけで、各基準ブーム角度毎の補正量を自動的に算出して記憶させることができる。従って、オペレータは、比較的簡単に、バケット３０のレベリングを調整することができる。

なお、上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。

１０：ホイールローダ、１１：車体、１２：ホイール、１３：機械室、１４：作業機、１５：運転室、１６：操作レバー装置、２０：ブーム、２１：ブームシリンダ、２２：ブーム角度センサ、３０：バケット、３１：バケットシリンダ、３２：ベルクランク、３３：ベルクランク角度センサ、１００：コントローラ、１０１，１０２：平均値算出部、１０３：バケットシリンダ長算出部、１０４：バケットシリンダ長テーブル、１０５：補正量算出部、１０６：基準シリンダ長記憶部、１０７：補正量テーブル、１０８：バケット姿勢制御部。

Claims (7)

1. 建設車両（１０）が備える作業機（１４）を調整するための調整装置であって、
   前記作業機は、ブームシリンダ（２１）により上下動するブーム（２０）と、前記ブームの先端側に設けられ、バケットシリンダ（３１）により回動されるバケット（３０）とを備えており、
   前記ブームの角度を第１角度として検出する第１角度センサ（２２）と、
   前記バケットシリンダのシリンダ長に応じて回動する回動点の角度を第２角度として検出する第２角度センサ（３３）と、
   前記第１角度及び前記第２角度に基づいて前記バケットシリンダのシリンダ長を算出するために使用されるシリンダ長テーブル（１０４）と、
   前記第１角度センサにより検出される前記第１角度と、前記第２角度センサにより検出される前記第２角度と、前記シリンダ長テーブルとに基づき、前記バケットシリンダのシリンダ長を算出するバケットシリンダ長算出部（１０３）と、
   前記バケットシリンダ長を固定した状態で前記ブームを所定範囲内で回動させながら、前記バケットシリンダ長算出部により前記シリンダ長を算出させ、算出された前記シリンダ長と前記作業機が所定の姿勢である場合の基準シリンダ長との差分を補正量として算出する補正量算出部（１０５）と、
   を備える建設車両の作業機の調整装置。
2. 前記作業機は、さらに、中央部が前記ブームの途中に回動可能に設けられ、一端部が前記バケットシリンダに回動可能に取り付けられ、他端部が前記バケットに回動可能に取り付けられた、ベルクランク（３２）を備えており、
   前記第２角度センサは、前記ベルクランクと前記ブームとの角度を前記第２角度として検出するようになっており、
   前記所定の姿勢とは、前記バケットが水平に接地している場合の姿勢を含み、バケットシリンダ長を固定した態様でブームを上下させた姿勢を示す、
   請求項１に記載の建設車両の作業機の調整装置。
3. 前記補正量算出部は、前記補正量を前記シリンダ長テーブルとは別の補正量テーブル（１０７）に記憶させるか、または、前記補正量で前記シリンダ長テーブルを更新させるか、のいずれかを実行する、
   請求項２に記載の建設車両の作業機の調整装置。
4. 前記所定範囲は、前記バケットが水平に接地している場合の開始位置から、前記ブームが上方に回動する上限位置までを示し、
   前記補正量算出部は、予め設定される複数の基準第１角度毎に前記補正量をそれぞれ算出する、
   請求項３に記載の建設車両の作業機の調整装置。
5. 前記第１角度センサは、前記各基準第１角度を中心とする前後の領域で、前記第１角度をそれぞれ複数回ずつ検出し、
   前記第２角度センサは、前記各基準第１角度を中心とする前後の領域で、前記第２角度をそれぞれ複数回ずつ検出し、
   前記バケットシリンダ長算出部は、前記各基準第１角度の前側領域で検出された前記各第１角度の平均値及び前記各第２角度の平均値と前記シリンダ長テーブルとに基づいて、第１シリンダ長を算出し、さらに、前記各基準第１角度の後側領域で検出された前記各第１角度の平均値及び前記各第２角度の平均値と前記シリンダ長テーブルとに基づいて、第２シリンダ長を算出し、さらに、前記第１シリンダ長と前記第２シリンダ長とから前記各基準第１角度毎のシリンダ長を算出する、
   請求項４に記載の建設車両の作業機の調整装置。
6. 前記バケットシリンダ長算出部は、前記第１角度及び前記第２角度と前記シリンダ長テーブルとに基づいて前記シリンダ長を算出できない特異領域に前記第１角度が入った場合、前記特異領域のシリンダ長を、既知のシリンダ長を用いて外挿法で算出する、
   請求項５に記載の建設車両の作業機の調整装置。
7. 建設車両（１０）の作業機（１４）を調整するための方法であって、
   前記作業機は、ブームシリンダ（２１）により上下動するブーム（２０）と、前記ブームの先端側に設けられ、バケットシリンダ（３１）により回動されるバケット（３０）と、中央部が前記ブームの途中に回動可能に設けられ、一端部が前記バケットシリンダに回動可能に取り付けられ、他端部が前記バケットに回動可能に取り付けられたベルクランク（３２）とを備えており、
   前記ブームの角度を示すブーム角度と前記ベルクランクの角度を示すベルクランク角度とに基づいて前記バケットシリンダのシリンダ長を検出するためのシリンダ長テーブル（１０４）がメモリに記憶されており、
   前記作業機を操作するための操作レバー装置（１６）からの操作信号により、前記バケットを水平に接地させた状態から（Ｓ１１）、前記バケットシリンダ長を固定したままで前記ブームを上方に回動させ、
   前記ブーム角度が任意のブーム角度に達したか否かを判定し（Ｓ２１）、
   前記ブーム角度が前記任意のブーム角度に達した場合、ブーム角度とベルクランク角度とに基づいて前記シリンダ長テーブルを参照することにより、前記バケットシリンダのシリンダ長を算出し（Ｓ２２）、
   算出されたシリンダ長と、前記バケットが水平に接地している状態における基準シリンダ長との差分を算出し（Ｓ２３）、
   算出された前記差分をシリンダ長の補正量として記憶させる（Ｓ２５）、
   建設車両の作業機の調整方法。

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