JP2014101695A - 作業機械および作業機械の作業量計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ精度高く、掘削積込作業などの一連の掘削積込機構部の操作の回数を測定すること。
【解決手段】操作レバー４１，４２の操作に応じて出力される物理量を検出する操作状態検出部３１ａと、前記物理量を時間積分した時間積分値を算出する時間積分部３１ｂと、前記時間積分値と操作レバー４１，４２の操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角とを対応させておき、前記時間積分値が所定積分値以上となった場合に、操作レバー４１，４２の操作が行われたと判定する判定部３１ｃと、判定部３１ｃによって判定された掘削積込機構部の各操作が所定の順序で行われた場合、該所定の順序で行われた掘削積込機構部の操作を一回として該一連の掘削積込作業の回数を計数する計数部３１ｄと、を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、容易かつ精度高く、掘削積込作業などの際に行われる、一連の掘削積込機構部の操作の回数を測定することができる作業機械及び作業機械の作業量測定方法に関する。

土木施工の現場で稼働する油圧ショベル等の作業機械が、例えば土砂を掘削してダンプトラックなどの運搬車両に積み込むような作業（以下、掘削積込作業）を行う際、その現場の工事の進捗などの作業管理を行う者にとっては、日々の掘削積込作業による作業量の出来高や掘削積込作業の進捗、あるいは掘削積込作業の作業効率を管理する必要がある。油圧ショベルなどの作業機械で行われる掘削積込作業等の作業量を手動計測することはオペレータ等の負担がかかるとともに煩わしいため、その自動化が提案されている。

例えば、特許文献１では、建設機械のアクチュエータの動作信号及び動作時間を検出し、これと予め格納されている複数の条件とを対比し、複数の条件に合致する動作信号及び動作時間が検出された場合、この合致した条件を抽出し、この抽出された値をもとに積込作業の作業回数をカウントするものが記載されている。

特開２０００−１２９７２７号公報

しかしながら、特許文献１では、複雑な条件重み付け処理プログラムや作業判断処理プログラムが必要となる。また、例えば、大きさなどが異なる油圧ショベルの車格間で掘削、行き旋回、排土、戻り旋回が順次繰り返し行われる掘削積込作業などの一連の作業機あるいは上部旋回体の操作の回数を精度高く測定するためには、車格間でそれぞれ異なる設定を行う必要がある。したがって、特許文献１に開示された作業量計測装置は汎用性に乏しい。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易かつ精度高く、掘削積込作業などの際に行われる一連の掘削積込機構部の操作の回数を測定することができる作業機械及び作業機械の作業量測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる作業機械は、操作レバーの操作に応じて出力される物理量を検出する操作状態検出部と、前記物理量を時間積分した時間積分値を算出する時間積分部と、前記時間積分値と前記操作レバーの操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角とを対応させておき、前記時間積分値が所定積分値以上となった場合に、前記操作レバーの操作が行われたと判定する判定部と、前記判定部によって判定された掘削積込機構部の各操作が所定の順序で行われた場合、該所定の順序で行われた掘削積込機構部の操作を一回として掘削積込作業の回数を計数する計数部と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械は、上記の発明において、前記掘削積込機構部の操作は、掘削操作、行き旋回操作、排土操作、戻り旋回操作の順に行われる掘削積込操作であることを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械は、上記の発明において、前記判定部は、前記掘削操作を判定する場合、前記時間積分値が所定積分値以上であり、かつ、前記物理量が操作終了所定値以下である場合に、前記掘削操作が行われたと判定することを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械は、上記の発明において、前記判定部は、前記掘削操作を判定する場合、前記時間積分値が所定積分値以上であり、かつ、前記物理量が操作終了所定値以下となった後、所定時間経過した場合に、前記掘削操作が行われたと判定することを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械は、上記の発明において、前記時間積分部は、前記掘削操作あるいは前記排土操作を判定する場合、時間積分開始後、前記物理量が積分開始値以下となる状態を時間積分値保持時間経過した場合に前記時間積分値をリセットすることを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械は、上記の発明において、前記操作レバーは、パイロット式または電気式であって、前記物理量は、パイロット圧または電気信号であることを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械は、上記の発明において、前記計数部が計数した前記掘削積込作業の回数を表示装置または外部に出力する出力部を備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械は、上記の発明において、各種設定値を変更する設定変更部を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる作業機械の作業量計測方法は、操作レバーの操作に応じて出力される物理量を検出する操作状態検出ステップと、前記物理量を時間積分した時間積分値を算出する時間積分ステップと、前記時間積分値と前記操作レバーの操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角とを対応させておき、前記時間積分値が所定積分値以上となった場合に、前記操作レバーの操作が行われたと判定する判定ステップと、前記判定ステップによって判定された掘削積込機構部の各操作が所定の順序で行われた場合、該所定の順序で行われた掘削積込機構部の操作を一回として掘削積込作業の回数を計数する計数ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、操作レバーの操作に応じて出力される物理量を検出し、前記物理量を時間積分した時間積分値を算出し、前記時間積分値と前記操作レバーの操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角とを対応させておき、前記時間積分値が所定積分値以上となった場合に、前記操作レバーの操作が行われたと判定し、この判定された掘削積込機構部の各操作が所定の順序で行われた場合、該所定の順序で行われた掘削積込機構部の操作を一回として該掘削積込機構部の操作の回数を計数するようにしている。このため、容易かつ精度高く、掘削積込作業などの際に行われる、一連の掘削積込機構部の操作の回数を測定することができる。

図１は、この発明の実施の形態である油圧ショベルの概要構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示した油圧ショベルの構成を示すブロック図である。 図３は、操作レバーの操作方向と作業機あるいは上部旋回体の動きとの関係を示す説明図である。 図４は、油圧ショベルによる掘削積込作業を説明する説明図である。 図５は、積込回数の計数処理を説明するタイムチャートである。 図６は、スプールストロークとパイロット圧及びスプール開口との関係を示す図である。 図７は、掘削操作時における時間積分値のリセット処理を示すタイムチャートである。 図８は、積込回数の基本計測処理を示す状態遷移図である。 図９は、掘削操作時における時間積分値保持時間を説明するタイムチャートである。 図１０は、戻り旋回操作中に掘削操作を行った場合における次の戻り旋回操作の誤判定と正常な判定との関係を示すタイムチャートである。 図１１は、時間経過に対するパイロット圧の変化を示すグラフである。 図１２は、みなし計数処理及び付帯作業操作の除外処理を含めた積込回数の基本計測処理を示す状態遷移図である。 図１３は、みなし計数処理、付帯作業操作の除外処理、及び外部状態に応じた除外処理を含めた積込回数の基本計測処理を示す状態遷移図である。 図１４は、モニタの詳細構成を示すブロック図である。 図１５は、基本掘削積込時間を用いた作業管理の表示例を示す図である。 図１６は、油圧ショベルを含む作業管理システムの概要構成を示す図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

［全体構成］
まず、図１および図２は、作業機械としての一例である油圧ショベル１の全体構成を示している。この油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。車両本体２は、下部走行体４と上部旋回体５とを有する。下部走行体４は、一対の走行装置４ａを有する。各走行装置４ａは、履帯４ｂを有する。各走行装置４ａは、右油圧走行モータと左油圧走行モータ（油圧走行モータ２１）とによって履帯４ｂを駆動することによって油圧ショベル１を走行あるいは旋回させる。

上部旋回体５は、下部走行体４上に旋回可能に設けられ、旋回油圧モータ２２が駆動することによって旋回する。また、上部旋回体５には、運転室６が設けられる。上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８とエンジン室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、エンジン１７を駆動するための燃料を貯留する。作動油タンク８は、油圧ポンプ１８からブームシリンダ１４などの油圧シリンダや旋回油圧モータ２２、油圧走行モータ２１などの油圧機器へ吐出される作動油を貯留する。エンジン室９は、エンジン１７や油圧ポンプ１８などの機器を収納する。カウンタウェイト１０は、エンジン室９の後方に配置される。

作業機３は、上部旋回体５の前部中央位置に取り付けられ、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、およびバケットシリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に回転可能に連結される。また、ブーム１１の先端部は、アーム１２の基端部に回転可能に連結される。アーム１２の先端部は、バケット１３に回転可能に連結される。ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、およびバケットシリンダ１６は、油圧ポンプ１８から吐出された作動油によって駆動する油圧シリンダである。ブームシリンダ１４は、ブーム１１を動作させる。アームシリンダ１５は、アーム１２を動作させる。バケットシリンダ１６は、リンク部材を介してバケット１３に連結されており、バケット１３を動作させることができる。バケットシリンダ１６のシリンダロッドが伸縮動作することでバケット１３が動作する。つまり、バケット１３で土砂を掘削してすくいあげる際は、バケットシリンダ１６のシリンダロッドを伸ばして、バケット１３が油圧ショベル１の前方から後方に回転しながら動作し、その後、すくいあげた土砂を排出する際は、バケットシリンダ１６のシリンダロッドを縮めて、バケット１３が油圧ショベル１の後方から前方に回転しながら動作する。

図２において、油圧ショベル１は、駆動源としてのエンジン１７、油圧ポンプ１８を有する。エンジン１７としてディーゼルエンジンが用いられ、油圧ポンプ１８として可変容量型油圧ポンプ（例えば斜板式油圧ポンプ）が用いられる。エンジン１７の出力軸には、油圧ポンプ１８が機械的に結合されており、エンジン１７を駆動することで、油圧ポンプ１８が駆動する。

油圧駆動系は、車両本体２に設けられた運転室６に設けられる操作レバー４１，４２の操作に応じてブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、バケットシリンダ１６、及び旋回油圧モータ２２を駆動する。また、走行レバー４３，４４の操作に応じて油圧走行モータ２１を駆動する。操作レバー４１，４２は、運転室６内の図示しないオペレータシートの左右に配置され、走行レバー４３、４４はオペレータシートの前方に並んで配置されている。操作レバー４１，４２、及び走行レバー４３，４４は、パイロット方式レバーであって、各レバーの操作に応じてパイロット圧が発生する。操作レバー４１，４２、及び走行レバー４３，４４のパイロット圧の大きさは、圧力センサ５５によって検出されパイロット圧の大きさに応じた出力電圧が電気信号として出力される。圧力センサ５５によって検出されたパイロット圧に相当する電気信号は、ポンプコントローラ３１に送られる。操作レバー４１，４２、走行レバー４３，４４のパイロット圧は、コントロールバルブ２０に入力され、コントロールバルブ２０内で油圧ポンプ１８と、ブームシリンダ１４，アームシリンダ１５，バケットシリンダ１６，旋回油圧モータ２２との間を接続するメインバルブの開口を制御する。一方、走行レバー４３，４４からのパイロット圧は、それぞれ対応する油圧走行モータ２１と油圧ポンプ１８との間を接続するメインバルブの開口を制御する。

運転室６内には、燃料調整ダイヤル２９、モニタ３２、旋回ロック部３３が設けられる。これらは、運転室６内のオペレータシートの近傍にあって、オペレータにより操作が容易な位置に配置されている。燃料調整ダイヤル２９は、エンジン１７への燃料供給量を設定するためのダイヤル（設定器）である。燃料調整ダイヤル２９の設定値は、電気信号に変換されてエンジンコントローラ３０に出力される。なお、燃料調整ダイヤル２９をモニタ３２の表示／設定部２７に組み込み、表示／設定部２７を操作することで燃料供給量を設定することができるようにしてもよい。モニタ３２は、表示装置であり各種の表示及び設定を行う表示／設定部２７を有する。また、モニタ３２は、作業モード切替部２８を有する。表示／設定部２７や作業モード切替部２８は、例えば液晶パネルとスイッチとで構成される。また、表示／設定部２７や作業モード切替部２８は、タッチパネルとして構成してもよい。作業モード切替部２８が切り替える作業モードには、例えば、Ｐモード（パワーモード）、Ｅモード（エコノミーモード）、Ｌモード（アームクレーンモード＝吊り荷モード）、Ｂモード（ブレーカモード）、ＡＴＴモード（アタッチメントモード）がある。ＰモードやＥモードは、通常の掘削や積込の作業などを行うときのモードである。Ｅモードは、Ｐモードに比してエンジン１７の出力が抑えられている。Ｌモードは、図示しないフックを例えばバケット１３とリンク部材とを連結するための取り付けピンに取り付け、そのフックに吊り下げられた荷をリフティングするアームクレーン操作（吊り荷作業）が行われる場合に切り替えられるモードである。Ｌモードは、エンジン回転数を抑えてエンジン１７の出力が一定に保たれるように制御され、作業機３をゆっくり動かすことが可能な微操作モードである。Ｂモードは、バケット１３に代えて、岩石などを砕くブレーカをアタッチメントとして付けて作業する際に切り替えられるモードであり、やはりエンジン回転数を抑えて、エンジン１７の出力が一定に保たれるように制御されるモードである。ＡＴＴモードは、バケット１３に代えて、クラッシャーなどのような特殊なアタッチメントを取り付ける場合に切り替えられる予備のモードであり、油圧機器の制御が行われ、例えば油圧ポンプ１８の作動油の吐出量が制御されるモードである。オペレータが、作業モード切替部２８を操作することで生成される作業モード信号は、エンジンコントローラ３０及びポンプコントローラ３１に送られる。また、旋回ロック部３３は、図示しない旋回駐車ブレーキをＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。旋回駐車ブレーキとは、旋回油圧モータ２２にブレーキをかけて、上部旋回体５が旋回しないようにするものである。旋回ロック部３３を操作することで、図示しない電磁ソレノイドが駆動し、電磁ソレノイドの動きに連動して、旋回油圧モータ２２の回転部品を押さえるブレーキが作動する。旋回ロック部３３における旋回駐車ブレーキのＯＮ／ＯＦＦ信号は、ポンプコントローラ３１にもモニタ入力される。

エンジンコントローラ３０は、ＣＰＵ（数値演算プロセッサ）などの演算装置やメモリ（記憶装置）で構成される。エンジン１７には、燃料噴射装置８０が取り付けられている。例えば、燃料噴射装置８０として、コモンレール式燃料噴射装置が用いられる。エンジンコントローラ３０は、燃料調整ダイヤル２８の設定値に基づいて、制御指令の信号を生成し、燃料噴射装置８０へ信号を送り、エンジン１７への燃料噴射量を調整する。

ポンプコントローラ３１は、エンジンコントローラ３０、モニタ３２、操作レバー４１，４２、走行レバー４３，４４から送信された信号を受信して、油圧ポンプ１８の斜板角を傾倒制御して油圧ポンプ１８からの作動油の吐出量を調整するための制御指令の信号を生成する。なお、ポンプコントローラ３１には、油圧ポンプ１８の斜板角を検出する斜板角センサ１８ａからの信号が入力される。斜板角センサ１８ａが斜板角を検出することで、油圧ポンプ１８のポンプ容量を演算することができる。

また、ポンプコントローラ３１は、モニタ３２、操作レバー４１，４２や走行レバー４３，４４に取り付けられた圧力センサ５５、旋回ロック部３３から送信された信号を受信して、油圧ショベル１の作業量を計測する処理を行う。具体的には、この作業量の計測のもとになる掘削積込作業の回数（以下、積込回数）及び基本掘削積込時間を算出する処理を行う。積込回数及び基本掘削積込時間の詳細については後述する。

ポンプコントローラ３１は、操作状態検出部３１ａ、時間積分部３１ｂ、判定部３１ｃ、計数部３１ｄ、モード検出部３１ｅ、走行操作検出部３１ｆ、及び旋回ロック検出部３１ｇを有する。操作状態検出部３１ａは、圧力センサ５５から出力される信号を受けて操作レバー４１，４２の操作に応じて出力される物理量であるパイロット圧を検出する。この実施の形態では、掘削積込作業が行われていることを捉えるために、バケットシリンダ１６及び旋回油圧モータ２２を駆動させるパイロット圧を検出する。なお、この実施の形態では、操作レバー４１，４２の操作に応じて出力される物理量をパイロット圧としているが、これは、操作レバー４１，４２がパイロット方式レバーであるからである。操作レバー４１，４２が電気式レバーである場合、物理量は、ポテンショメータやロータリーエンコーダなどによって出力される電圧などの電気信号となる。また、パイロット圧を検出する替わりに、直接、ブームシリンダ１４，アームシリンダ１５，バケットシリンダ１６のシリンダロッドに取り付けられたストロークセンサ、例えばロータリーエンコーダなどによって各シリンダのストローク量を検出して、検出したデータを操作レバー４１，４２の操作に応じて出力される物理量として扱ってもよい。あるいは、バルブのスプールの動作量を検出するストロークセンサを用い、スプールのストローク量を検出して、検出したデータを操作レバー４１，４２の操作に応じて出力される物理量として扱ってもよい。また、メインバルブからの作動油の流量を検出する流量センサを用い、この流量を物理量としてもよい。さらに、ブーム１１、アーム１２、バケット１３などの作業機３の回転軸にそれぞれ角度センサを設け、上部旋回体５の角度を検出する角度センサを設け、それぞれの角度センサによって直接、作業機３及び上部旋回体５の動作角を検出し、検出された作業機３及び上部旋回体５の動作角のデータを操作レバー４１，４２の操作に応じて出力される物理量として扱ってもよい。なお、以下、バケット１３及び上部旋回体５を掘削積込機構部と称する。

時間積分部３１ｂは、パイロット圧を時間積分した時間積分値を算出する。判定部３１ｃは、この時間積分値と操作レバー４１，４２の操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角とを対応させておき、時間積分値が所定積分値以上となった場合に、操作レバー４１，４２の操作が行われたと判定する。計数部３１ｄは、判定部３１ｃによって判定された掘削積込機構部の各操作が所定の順序で行われた場合、該所定の順序で行われた掘削積込機構部の操作を一回として該掘削積込機構部の操作の回数（掘削積込作業の回数、すなわち積込回数）を計数する。この一連の掘削積込機構部の操作は、掘削積込作業であり、掘削、行き旋回、排土、戻り旋回の順序で行われる操作である。このような順序で行われる操作を掘削積込作業のパターンとして、このパターンが行われる回数を積込回数として計数する。掘削積込作業の詳細については後述する。

モード検出部３１ｅは、作業モード切替部２８で切替指示された作業モードを検出する。走行操作検出部３１ｆは、走行レバー４３，４４による走行操作が行われた否かを圧力センサ５５が出力したパイロット圧を示す信号によって判断する。旋回ロック検出部３１ｇは、旋回ロック部３３が旋回ロックをＯＮにしているか否かを検出する。なお、操作状態検出部３１ａは、パイロット圧を検出する圧力センサ５５が異常状態か否かを検出する。異常状態とは、例えば、圧力センサ５５の出力電圧の値が、正常電圧値の範囲を外れた異常電圧値を数秒間出力する場合である。したがって、圧力センサ５５の断線も異常状態となる。

上記のように、操作レバー４１，４２は、運転室６内の図示しないオペレータシートの左右に配置され、操作レバー４１は、オペレータがオペレータシートに着座した時に左手側に配置され、操作レバー４２は、その反対側の右手側に配置される。なお、操作レバー４１は、図３に示すように、図上、左右に傾倒すれば、旋回油圧モータ２２を駆動して上部旋回体５の左旋回及び右旋回を行うことができる。また、操作レバー４１は、図上、上下に傾倒すれば、アームシリンダ１５を伸縮駆動させてアーム排土及びアーム掘削を行うことができる。アーム排土は、アーム１２の先端を油圧ショベル１の後方から前方に回転させながら動かし、バケット１３に入っている土砂を排出する時に行われる動作である。また、アーム掘削は、アーム１２の先端を油圧ショベル１の前方から後方に回転させながら動かし、バケット１３で土砂をすくう時に行われる動作である。一方、操作レバー４２は、図上、左右に傾倒すれば、バケットシリンダ１６を駆動してバケット掘削及びバケット排土を行うことができる。また、操作レバー４２は、図上、上下に傾倒すれば、ブームシリンダ１４を駆動してブームを下降及びブームを上昇させることができる。なお、操作レバー４１，４２は、全周にわたって傾倒することが可能である。したがって、１つのレバー操作で、複合操作が可能であって、例えば、左旋回しつつアーム排土の作業が可能である。なお、走行レバー４３は、操作に応じて走行右前進と走行右後進とを行うことができる。また、走行レバー４４は、操作に応じて走行左前進と走行左後進とを行うことができる。つまり、走行レバー４３のみを操作すれば、右側の履帯４ｂが駆動し、走行レバー４４のみを操作すれば、左側の履帯４ｂが駆動し、走行レバー４３、４４を同時に操作すれば左右の履帯４ｂが同時に駆動する。なお、図３に示した操作レバーの操作方向と作業機３あるいは上部旋回体５の動きとの関係は、例示的に示したものである。したがって、操作レバーの操作方向と作業機３あるいは上部旋回体５の動きとの関係は、図３と異なる関係であってもよい。

［掘削積込作業における積込回数の計測処理］
まず、図４及び図５を参照して、油圧ショベル１による掘削積込作業について説明する。図４は、油圧ショベル１の左側にダンプトラック１が待機している場合を示す。すなわち、油圧ショベル１が掘削位置Ｅ１のある方向に向いた際、運転室６に近い側にダンプトラック１が待機している場合である。図４及び図５に示すように、掘削積込作業は、掘削、行き旋回、排土、戻り旋回の順序で行われる一連の操作である。掘削は、掘削位置Ｅ１において、操作レバー４２を左に傾倒してバケット１３により土砂等を掘削する。図４の場合では、行き旋回は、積み込まれる土砂等を運搬するダンプトラック５０の位置まで、操作レバー４１を左に傾倒し、さらに操作レバー４２を後側に傾倒し、上部旋回体５を左旋回させながらブーム１１を上昇させる。排土は、ダンプトラック５０の位置で、操作レバー４２を右に傾倒してバケット１３にすくわれている土砂等を排土する。図４の場合では、戻り旋回は、ダンプトラック５０の位置から掘削位置Ｅ１まで、操作レバー４１を右に傾倒し、さらに操作レバー４２を前側に傾倒し、上部旋回体５を右旋回させながらブーム１１を下降させる。なお、掘削位置Ｅ１がダンプトラック５０の左側に位置する場合、行き旋回は、右旋回となり、戻り旋回は、左旋回となる。この場合、油圧ショベル１が掘削位置Ｅ１がある方向に向いた際、運転室６とは反対側にダンプトラック１が待機している場合である。すなわち、行き旋回は、掘削位置Ｅ１からダンプトラック５０の排土位置まで旋回させる操作であり、戻り旋回は、排土位置から掘削位置Ｅ１まで旋回させる操作である。

［積込回数の基本計測処理］
この積込回数を計測する場合、掘削、行き旋回、排土、戻り旋回の各操作が行われたことを精度良く検出しなければならない。このため、この実施の形態では、上述したように、時間積分部３１ｂによってパイロット圧を時間積分した時間積分値と、操作レバー４１，４２の操作に伴う掘削積込機構部である、バケット１３および上部旋回体５の所定動作角とを対応させておき、時間積分値が所定積分値以上となった場合に、操作レバー４１，４２による掘削などの操作が行われたと判定するようにしている。つまり、掘削積込作業の各操作（掘削、行き旋回、排土、戻り旋回）が行われたことが、パイロット圧の時間積分値を用いて判断される。その判断は、求められた時間積分値が所定積分値以上か否かで行われるが、その所定積分値は、各操作に伴い、バケット１３あるいは上部旋回体５である掘削積込機構部が所定の角度だけ動いた場合に相当する。所定の角度、すなわち所定の動作角は、各操作が行われる際に掘削積込機構部が動作する角度に相当するものである。バケット１３についていえば、掘削あるいは排土の動作が行われる際のバケット１３の動きに相当する角度が、所定の動作角である。上部旋回体５についていえば、掘削積込作業の際の旋回の動きに相当する角度が、所定の動作角である。それら所定の動作角は、車格が異なる油圧ショベル１であっても同一の値であり、所定動作角に対応する時間積分値が車格によって異なる。よって、車格が異なる油圧ショベル１であっても、車格毎に時間積分部３１ｂによって求められる、パイロット圧を時間積分した時間積分値と、操作レバー４１，４２の操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角との対応を定めておきさえすれば車格毎の積込回数を計測できる。

たとえば、掘削では、図５（ｃ）に示すように、バケット１３を動かすために操作レバー４２が左に傾倒される際に発生するパイロット圧を検出し、このパイロット圧が積分開始圧Ｐ１以上となった場合に、パイロット圧の時間積分を開始し、時間積分値がＳ１以上となった時点で、掘削操作が行われたと判定する。この時間積分値Ｓ１は、掘削時間積分値Ｓ１であり、掘削が行われた場合におけるバケット１３の所定動作角に対応するものである。行き旋回、排土、戻り旋回といった操作も、各パイロット圧が積分開始圧Ｐ１以上となった場合に各パイロット圧の時間積分を開始する。行き旋回および戻り旋回は、操作レバー４１が左側あるいは右側に傾倒される際に発生するパイロット圧を検出して、時間積分値Ｓ２あるいはＳ４を求める。排土は、操作レバー４２が右側に傾倒される際に発生するパイロット圧を検出して、時間積分値Ｓ３を求める。行き旋回の時間積分値Ｓ２、排土の時間積分値Ｓ３、及び、戻り旋回の時間積分値Ｓ４も、それぞれ上部旋回体５、バケット１３、上部旋回体５の所定動作角に対応するものである。時間積分部１ｂが、各時間積分値Ｓ１〜Ｓ４を得たことは、バケット１３あるいは上部旋回体５が、所定動作角以上動作したことを意味する。

すなわち、この実施の形態では、上部旋回体５およびバケット１３、すなわち掘削積込機構部の所定動作角で規定した、パイロット圧の時間積分値を閾値として、各操作が行われたか否かを判定している。そして、掘削、行き旋回、排土、戻り旋回の順序で掘削積込機構部の操作が行われたと判定された場合、積込回数を１回と計数し、積込回数を累積演算する。この掘削積込機構部の所定動作角で規定した時間積分値を用いることにより、既存の油圧ショベル１に搭載されている圧力センサ５５が検知するパイロット圧を利用することが可能なため、簡易でありながら、積込回数の演算を行うことができる。しかも所定動作角で規定しているため、異なる車格間でも、同一の所定動作角を用いて、車格間で異なる各時間積分値を予め求めておくだけでよく、各時間積分値を操作判定の閾値として用いることができる。つまり、このような積込回数の計測処理は、汎用性の高いものである。また、このような積込回数の基本計測処理を用いれば、作業現場に依存するような設定などを行う必要がないため、各油圧ショベル１が稼働する作業現場がどこであるかを考慮する必要なく積込回数を計測できる。

累積された積込回数の情報は、例えばモニタ３２に送信され、モニタ３２は、作業量の計測を行う。この作業量の計測は、累積演算された積込回数に、予め設定されたバケット容量を乗算することによって求められる。この結果は、例えば、モニタ３２の表示部に表示される。なお、この実施の形態では、一連の掘削積込作業にかかる操作時間を累積し、この累積した操作時間を基本掘削積込時間として、例えば、モニタ３２に出力し、モニタ３２の表示部２７に表示する。作業量の計測を油圧ショベル１の外部、例えば遠隔地に設置されたコンピュータあるいは携帯型コンピュータを利用して行ってもよい。つまり、累積された積込回数の情報を外部に無線あるいは有線で送信し、外部に備えた受信装置で当該累積された積込回数を受信し、外部の記憶装置に記憶されたバケット容量を用いて作業量の計測を行ってもよい。

図６は、スプールストロークに対する、パイロット圧及びスプール開口の大きさの変化を示す図である。ここで、図６に示すように、パイロット圧が小さい領域では、図示しないメインバルブのスプールストロークはゼロである。このため、パイロット圧が、上述した積分開始圧Ｐ１以上となった場合に、時間積分を開始するようにしている。

また、各操作の時間積分処理は、同時並行して処理される。このため、各操作の時間積分値Ｓ１〜Ｓ４が求められた際、各操作での時間積分処理をリセットし、掘削積込作業が繰り返し行われることにより、繰り返して時間積分処理を行う必要がある。図７は、掘削操作時における時間積分値のリセット処理を示すタイムチャートである。図７の上図は、時間経過に対するパイロット圧の変化を示し、斜線部は、パイロット圧の時間積分値に相当する。また、図７の下図は、時間経過に対するスプール開口の変化を示し、斜線部はスプール開口面積の積分値に相当する。このリセット処理は、図７に示すように、パイロット圧が積分開始圧Ｐ１より低くなったときを基準とするが、ノイズ等の影響をなくすため、パイロット圧が積分開始圧Ｐ１より低くなった後、所定時間Δｔ２経過後に行うようにしている。つまり、積分開始圧Ｐ１は、積分開始圧であるとともに、操作が終了したことを判定するための閾値である、操作終了所定値である。この所定時間Δｔ２は、掘削操作及び排土操作に対して設けられ、各操作毎に値が異なる。

ここで、図８に示した状態遷移図をもとに、積込回数の基本計測処理について説明する。積込回数の基本計測処理では、初期状態ＳＴ０、掘削状態ＳＴ１、行き旋回状態ＳＴ２、排土状態ＳＴ３、戻り旋回状態ＳＴ４、及び完了状態ＳＴ５がある。

まず、初期状態ＳＴ０では、状態滞在時間ＴＴを０に設定するとともに、旋回方向フラグＦＡを０に設定する。この初期状態ＳＴ０で、条件０１を満足すると、掘削状態ＳＴ１に移行する（Ｓ０１）。条件０１は、掘削時間積分値がＳ１以上、かつ、パイロット圧がＰ２以下、かつ、パイロット圧がＰ２以下となった後の経過時間がΔＴＳ以上となることである。このパイロット圧Ｐ２とは、掘削の操作が終わり、図８の状態遷移が可能なことを判断するために用いる閾値である。図８の状態遷移図の詳細については後述する。

図９は、掘削操作時における時間積分値保持時間を説明するタイムチャートである。ここで、掘削操作において、操作レバー４２を傾倒可能なストロークまで傾倒させるようなフルレバー操作が行われないことがある。つまり、掘削するために、操作レバー４２を倒したり起こしたりしながら掘削操作が行われることがあり、その結果、図９の上図に示すように、時間経過に対するパイロット圧が、積分開始圧Ｐ１を境に上昇したり下降したりするような、断続的なレバー操作が行われることがある。したがって、パイロット圧が積分開始圧Ｐ１以下となった後の経過時間Δｔ２（時間積分値保持時間）を、掘削操作に対応して十分大きな値に設定し、断続的な掘削操作を１つの掘削操作として判定できるようにしている。パイロット圧が積分開始圧Ｐ１以下となっても、時間積分値保持時間Δｔ２が経過していなければ、時間積分処理を継続する。なお、旋回操作は、基本的にフルレバー操作であるので、積分開始圧Ｐ１以下となった時点で、時間積分処理を終え、保持している時間積分値を消去（リセット）する。

図９の下図は、時間経過に対する掘削時間積分値の大きさの変化を示している。図９に示すように、パイロット圧が積分開始圧Ｐ１以下となった時点ｔ２で直ちに、時間積分をリセットすると、図９の下図の時点ｔ２から上方に伸ばした破線と掘削時間積分値の増加を示す実線ＳＬとの交点ＳＳが示す大きさの掘削時間積分値しか得られないことになる。実際には、時点ｔ４の時点で、図９下図の実線ＳＬで示すような掘削時間積分値を得て、掘削時間積分値がＳ１を超えることで掘削操作が行われたことを判定すべきである。つまり、パイロット圧が積分開始圧Ｐ１以下となった時点ｔ２で直ちに、時間積分をリセットすると、時点ｔ２までの時間積分値が失われ、時点ｔ３から新たに時間積分値を求め、破線ＢＬに示すように時点ｔ４に至っても、掘削時間積分値がＳ１以上とならず、実際には時点ｔ４までの期間、掘削操作をしているにもかかわらず、掘削状態ＳＴ１に移行することができない。このため、所定の長さの時間をもった時間積分値保持時間Δｔ２を設定している。

ところで、掘削積込作業では、戻り旋回操作中に、次の掘削操作に入ることがあり、掘削操作の判定終了を時間積分値で行う場合、次の戻り旋回操作を誤判定する場合がある。つまり、排土が終わった後に、操作レバー４１を戻り旋回のための操作をしながら、操作レバー４２のバケット掘削の操作を行なうような場合である。このような場合の油圧ショベル１の動作は、上部旋回体５が戻り旋回の方向に旋回しながらバケット１３が掘削の動きをする。図１０は、戻り旋回操作中に掘削操作を行った場合における次の戻り旋回操作の誤判定と正常な判定との関係を示すタイムチャートである。なお、図１０の上図においてはパイロット圧ＰＰ１と示したが、これは上記に説明したパイロット圧Ｐ１の表記を変えただけで同じ意義である。また、図１０の上図においてはパイロット圧ＰＰ２と示したが、上記に説明したパイロット圧Ｐ２の表記を変えただけで同じ意義である。図１０の下図に示す曲線Ｌ０〜Ｌ４は、便宜上、直線で示している。レバー操作の仕方によっては時間積分値が一次関数的に単調増加する場合もあればそうでない場合もある。以下の説明では、曲線として表現する。

例えば、図１０に示すように、戻り旋回操作中の半ばから次の掘削操作に入る場合、最初の戻り旋回操作では、曲線Ｌ０の時間積分値が得られ、曲線Ｌ０上の点Ｐ０（時点ｔ０）で戻り旋回操作の終了判定が行われ、次の掘削操作は、曲線Ｌ１の時間積分値が得られており、曲線Ｌ１上の点Ｐ１（時点ｔ１）で、時間積分値がＳ１に達していることから掘削操作の終了判定が行われる。すると、ポンプコントローラ３１は、次の旋回（行き旋回）の時間積分値を取得するが、戻り旋回のパイロット圧は、ＰＰ１より低くなっていないため、曲線Ｌ０の時間積分値がリセットされておらず、曲線Ｌ０上の点Ｐ２の時間積分値を、行き旋回の時間積分値として取得してしまう。積込回数の基本計測処理において、行き旋回の場合には、右旋回であっても左旋回であってもよく、戻り旋回の場合には、行き旋回が右旋回のとき、逆の左旋回でなくてはならず、行き旋回が左旋回のとき、逆の右旋回でなくてはならないという規則を設けている。操作レバー４１が左右のいずれかに傾倒された場合、右旋回のパイロット圧あるいは左旋回のパイロット圧が発生する。旋回の操作に伴うパイロット圧を検出する圧力センサ５５は、２つ設けてあり、右旋回のパイロット圧を検出するための圧力センサ５５と左旋回のパイロット圧を検出するための圧力センサ５５がある。例えば右旋回のレバー操作が行われた際、右旋回のパイロット圧を検出する圧力センサ５５が出力する信号に旋回方向フラグＦＡが設定され、左旋回のレバー操作が行われた際、左旋回のパイロット圧を検出する圧力センサ５５が出力する信号に旋回方向フラグＦＡが設定される。ただし、掘削積込作業において、掘削後に左旋回が行われるのか右旋回が行われるのかは、掘削位置Ｅ１、油圧ショベル１、ダンプトラック５０の位置関係によって決まる。よって、行き旋回については、積込回数の基本計測処理においては、左右を区別して扱わないこととしている。ただし、行き旋回と戻り旋回は、旋回方向が必ず逆であるから、上記の規則を設けている。

ここで、点Ｐ２は、右旋回時に発生するパイロット圧から求められた時間積分値であるから、行き旋回を右旋回であるとして判定している。その後、ポンプコントローラ３１は、行き旋回の後の操作である排土操作の時間積分値を取得しようとする。したがって、正常な行き旋回の時間積分値は曲線Ｌ２に存在するが、行き旋回への状態遷移はスキップされ、さらに排土の操作が行われ、排土操作の時間積分値である曲線Ｌ３上の点Ｐ３で時間積分値がＳ３に達していることから排土操作の終了判定を行う。ポンプコントローラ３１は、さらに、戻り旋回操作の時間積分値を取得しに行くが、曲線Ｌ４の点Ｐ４は、時間積分値がＳ４に達していることから、戻り旋回の操作が行われ、戻り旋回の操作がされたことを判断するための時間積分値としては満足しているものの、先に行き旋回を右旋回として判定しているのに、旋回方向が左旋回でなく右旋回であるため、この戻り旋回がスキップされるという誤判定が行われる。

この誤判定が起きる原因は、点Ｐ１で掘削操作の終了判定を行った時点ｔ１の直後に、前回の旋回操作の時間積分値がリセットされずに残っているからである。したがって、この実施の形態では、掘削操作の終了判定を遅らせ、掘削操作の終了判定時に、戻り旋回操作の時間積分値がリセットされている状態となるようにしている。この状態を作るために、掘削操作の時間積分値がＳ１以上であることに加え、パイロット圧がＰＰ２以下となり、さらに、ノイズ等の影響をなくすために、パイロット圧がＰＰ２以下となった時点から所定時間ΔＴＳ経過後に、掘削操作の終了判定を行うようにしている。この所定時間ΔＴＳは、例えば、サンプリング期間の２倍の時間である（図１１参照）。図１１は、時間経過に対するパイロット圧の変化を示すグラフである。つまり、所定時間ΔＴＳは、図１１に示すように、パイロット圧をサンプリングする周期の２倍であり、連続した２つのサンプリング点ＳＰの間の時間を２倍した時間である。このようにすることで、瞬間的に低下したパイロット圧が検出されたことをもって、掘削操作の終了判定が行われず、誤判定を防いでいる。なお、上記及び図９で説明したように、掘削の操作により発生したパイロット圧が、積分開始圧ＰＰ１以下になった時点ｔ１´から時間積分値保持時間Δｔ２が経過した時点で、掘削の時間積分処理がリセットされる。なお、本実施形態のように所定時間ΔＴＳを設けるほうが好ましいが、必ず設けなければならないものではない。

このような処理を行うと、具体的に、図１０に示すように、戻り旋回の終了判定を点Ｐ０（時点ｔ０）で行った後、掘削の時間積分値の曲線Ｌ１の点Ｐ１´（時点ｔ１´）で掘削操作の終了判定が仮に行われ、さらに点Ｐ１´から所定時間ΔＴＳ経過後の点Ｐ１´´で掘削操作の終了判定が行われる。その後、行き旋回の時間積分値を示す曲線Ｌ２の点Ｐ２´で行き旋回の時間積分値がＳ２に達していることから行き旋回の終了判定が行われる。さらに曲線Ｌ３上の点Ｐ３で排土の時間積分値がＳ３に達していることから排土操作の終了判定が行われる。さらに、曲線Ｌ４の点Ｐ４で戻り旋回の時間積分値がＳ４に達していることから戻り旋回の終了判定を正常に行うことができる。

さて、図８に戻り、掘削状態ＳＴ１になると、この掘削状態ＳＴ１の状態滞在時間ＴＴを計時する。ここで、状態滞在時間ＴＴがＴ１であるとする。この掘削状態ＳＴ１で、条件１２を満足すると、行き旋回状態ＳＴ２に移行する（Ｓ１２）。この条件１２は、旋回時間積分値がＳ２以上である。なお、上述したように、積込回数の基本計測処理において行き旋回の旋回方向は、左右どちらでもよい。ただし、後の戻り旋回状態ＳＴ４への移行判定時のために、上記のように操作レバー４１の傾倒方向に応じて発生するパイロット圧、すなわち圧力センサ５５から出力される電気信号により右旋回か左旋回かを判断し、その結果、右旋回である場合、旋回方向フラグＦＡを右に設定し、左旋回である場合、旋回方向フラグＦＡを左に設定する。また、行き旋回状態ＳＴ２への移行時、状態滞在時間ＴＴを０にリセットする。

また、掘削状態ＳＴ１の状態滞在時間Ｔ１が所定時間ＴＴ１以上である場合（条件１０）、初期状態ＳＴ０に移行する（Ｓ１０）。

行き旋回状態ＳＴ２になると、この行き旋回状態ＳＴ２の状態滞在時間ＴＴを計時する。ここで、状態滞在時間ＴＴがＴ２であるとする。この行き旋回状態ＳＴ２で、条件２３を満足すると、排土状態ＳＴ３に移行する（Ｓ２３）。この条件２３は、排土時間積分値がＳ３以上であり、かつ、左右旋回時間積分値がΔＳ未満である。また、排土状態ＳＴ３への移行時、状態滞在時間ＴＴを０にリセットする。左右旋回時間積分値がΔＳ未満であるか否かを条件２３に設けた理由を説明する。排土が行われている時には、旋回しないはずである。左右旋回時間積分値は、操作レバー４１の右旋回あるいは左旋回の操作によって発生するパイロット圧の時間積分値である。行き旋回状態（ＳＴ２）において、左右旋回時間積分値が所定の値（ΔＳ）を超えるような旋回が行われているか否かを判断することで、排土状態ＳＴ３へ状態遷移を移行することができるか否かを判断するのである。仮に左右旋回時間積分値がΔＳを超えるような場合は、排土しながら旋回するような作業が想定され、例えば土砂を所定の範囲に撒いているような作業であり、この場合、初期状態ＳＴ０に移行（Ｓ２０）して、積込回数の計数が誤判定されないようにする。

また、行き旋回状態ＳＴ２の状態滞在時間Ｔ２が所定時間ＴＴ２以上である場合（条件２０）、初期状態ＳＴ０に移行する（Ｓ２０）。

排土状態ＳＴ３になると、この排土状態ＳＴ３の状態滞在時間ＴＴを計時する。ここで、状態滞在時間ＴＴがＴ３であるとする。この排土状態ＳＴ３で、条件３４を満足すると、戻り旋回状態ＳＴ４に移行する（Ｓ３４）。この条件３４は、旋回時間積分値がＳ４以上である。なお、旋回時間積分値は、旋回方向が行き旋回方向と逆方向、すなわち、旋回方向フラグＦＡが右の場合、左旋回の時間積分値であり、旋回方向フラグＦＡが左の場合、右旋回の時間積分値であることが条件となる。また、戻り状態ＳＴ４への移行時、状態滞在時間ＴＴを０にリセットする。

また、排土状態ＳＴ３の状態滞在時間Ｔ３が所定時間ＴＴ３以上である場合（条件３０）、初期状態ＳＴ０に移行する（Ｓ３０）。

戻り旋回状態ＳＴ４になると、この戻り旋回状態ＳＴ４の状態滞在時間ＴＴを計時する。ここは、状態滞在時間ＴＴがＴ４であるとする。この戻り旋回状態ＳＴ４で、条件４５を満足すると、完了状態ＳＴ５に移行する（Ｓ４５）。この条件４５は、旋回方向フラグＦＡが右の場合、左旋回の旋回時間積分値が０であり、旋回方向フラグＦＡが左の場合、右旋回の旋回時間積分値が０であり、かつ、状態滞在時間Ｔ４が所定時間ＴＴ４以上である。

この完了状態ＳＴ５になると、積込回数を１回だけ計数し、累積加算する。過去に累積された積込回数があれば、その積込回数に１を加算する。求められた積込回数は、ポンプコントローラ３１に備えた、図示しない記憶装置に記憶する。ポンプコントローラ３１には図示しないタイマー機能が組み込まれており、積込回数が１回として計数される場合の掘削開始から戻り旋回完了までに要した時間を計測している。つまり、掘削のパイロット圧が図５に示すような所定の積分開始圧Ｐ１を超えたことを検出した時からタイマーの計時を開始し、行き旋回後に排土が行われ、戻り旋回が行われ、完了状態ＳＴ５に移行した時にタイマーの計時を終了させ、その開始から終了までの時間を基本掘削積込時間として求める。求められた基本掘削積込時間は、ポンプコントローラ３１に備えた、図示しない記憶装置に記憶する。その後、初期状態ＳＴ０に移行する（Ｓ５０）。

［みなし計数処理］
ところで、上述した一連の掘削積込作業では、１回目の掘削積込作業で、掘削操作から行き旋回操作まで行って、ダンプトラック５０の待ち状態で静止している場合がある。また、排土後、戻り旋回せずに、そのまま、次のダンプトラック５０が来るのを待つ場合がある。この場合、計時された状態滞在時間Ｔ２が所定時間ＴＴ２を超えてしまい、初期状態に移行してしまうため（Ｓ２０）、積込回数が１回分、累積加算されず積込回数を誤判定する場合がある。また、排土後、戻り旋回操作をせずに静止して、ダンプトラック５０を待っている場合がある。この場合も、計時された状態滞在時間Ｔ３が所定時間ＴＴ３を超えてしまい、初期状態に移行してしまうため（Ｓ３０）、積込回数が１回分、累積加算されず積込回数を誤判定する場合がある。

すなわち、積込回数の基本計測処理では、一連の掘削積込作業を構成する掘削操作などの掘削積込機構部の操作があったか否かを判定する際、次の掘削積込機構部の操作に遷移する条件を満足せずに、同一の掘削積込機構部の操作の状態である状態滞留時間が所定時間経過すると、初期状態に移行して積込回数の計測処理をリセットしてしまう。しかし、このようなリセット処理を行う場合でも、積込回数として計数すべき特定状態があり、この特定状態を見逃すことは、誤判定を招くことになる。

そこで、この実施の形態では、図１２に示す状態遷移移行条件を追加して、一連の掘削積込作業操作の際に行われることがある特定操作を、一回の掘削積込作業がなされたとする、みなし計数処理を行うようにしている。

まず、旋回後の無操作時間Δｔαを、予め設定しておく。行き旋回状態ＳＴ２のときに、条件２５のような特定状態を満足する場合に、完了状態ＳＴ５に移行して、積込回数を一回、累積計数する。条件２５は、掘削又は旋回以外の無操作時間がΔｔα以上であることと、みなし完了フラグＦαが０、すなわち、みなし計数処理を一度も行っていないことである。掘削又は旋回以外の無操作時間とは、バケット排土無操作時間、ブーム上げ無操作時間、ブーム下げ無操作時間、アーム掘削無操作時間、アーム排土無操作時間の全てが、旋回後の無操作時間Δｔα以上となることである。なお、掘削又は旋回の無操作時間を除外しているのは、旋回操作の途中で止める場合や、静止中に、バケット１３を小刻みに動かして、操作を行う場合があるからである。なぜならば、土砂等がつまったバケット１３が自重によって自然に下降することがあり、下降したバケット１３を持ち上げるような操作（操作レバー４２を左側、すなわちバケット掘削側に傾倒操作）を行う必要があるからである。

なお、条件２５による、みなし計数処理が必要なのは、例えば、油圧ショベル１が一台のダンプトラック５０へ土砂を満載するために、５回の掘削積込作業を行うような場合である。つまり、５回の掘削積込作業における最初（１回目）の一連の掘削積込作業、あるいは最後（５回目）の一連の掘削積込作業にみなし計数処理が必要である。このため、条件２５を満足する場合に、みなし完了フラグＦαを１に設定し、条件２５の中に、みなし完了フラグＦαが０であることを条件としている。すなわち、一度も、みなし計数処理を行わなかったことを条件としている。なお、次に排土操作がされれば、みなし完了フラグＦαを０とする。

さらに、排土後の無操作時間Δｔβを、あらかじめ設定しておく。そして、排土状態ＳＴ３のとき、条件３５のような特定状態を満足する場合に、完了状態ＳＴ５に移行して、積込回数を一回、累積計数する。条件３５は、掘削以外の無操作時間が排土後の無操作時間Δｔβ以上であることである。つまり、掘削積込機構部の操作の順序が、停滞して先に進んでいないという特定状態が発生した場合にみなし計数処理を行う。なお、掘削の無操作時間を除外しているのは、上記のように静止中に、バケットを小刻みに動かす操作を行う場合があるからである。

［付帯作業の除外処理］
ところで、実作業における一連の掘削積込作業中に、付帯作業が入ることがある。例えば、掘削操作直後に排土操作を行ったり、旋回操作直後に逆旋回操作を行う場合がある。この付帯作業は、一連の掘削積込作業を構成する掘削積込機構部の操作の順序が異なる作業であり、一連の掘削積込作業に類似した作業となるため、誤判定する場合がある。したがって、この実施の形態では、このような付帯作業を、特定状態としてとらえ積極的に除外し、誤判定をなくすようにしている。つまり、掘削積込機構部の操作の順序を飛び越すような特定状態、すなわち付帯作業が発生した場合、積込回数として計数しないよう、付帯作業の除外処理を行う。

すなわち、掘削状態ＳＴ１のときに、排土時間積分値が掘削後の排土時間積分値Ｓ３ａ以上となる条件１０ａを付加する。この条件１０ａを満足する場合、初期状態ＳＴ０に移行する（Ｓ１０）。掘削後の排土時間積分値Ｓ３ａは、あらかじめ設定されている値である。また、行き旋回状態ＳＴ２のときに、現在の旋回方向フラグＦＡが示す旋回方向とは逆方向の旋回時間積分値が値Ｓ４ａ以上となる条件２０ａを付加する。この条件２０ａを満足する場合、初期状態ＳＴ０に移行する（Ｓ２０）。旋回後の旋回時間積分値Ｓ４ａは、あらかじめ設定されている値である。

［外部状態に応じた除外処理］
ところで、走行レバー４３，４４が操作され走行操作が混在する一連の操作は、一連の掘削積込操作でない場合があるが、これを考慮しないと、操作レバー４１，４２の操作をパイロット圧で検出する限り、積込回数が計数されてしまう場合がある。このような誤判定をなくす必要がある。

また、作業モードが一連の掘削積込作業を行わないモードである場合でも、これを考慮しないと、操作レバー４１，４２の操作をパイロット圧で検出する限り、積込回数を計数してしまう場合がある。

さらに、旋回ロック部３３が操作され上部旋回体５の旋回ロックを行っている場合は、旋回する意思がない場合であるが、これを考慮しないと、操作レバー４１，４２の操作をパイロット圧で検出する限り、積込回数を計数してしまう場合がある。

また、パイロット圧を検出する圧力センサ５５が故障している場合、あるいは圧力センサ５５とポンプコントローラ３１とを結ぶ通信線が断線している場合、このような異常状態を考慮しなければ、誤った時間積分値が求められることとなり、誤判定が発生する。このような場合の誤判定をなくしたい。

これらの状態は、一連の掘削積込作業の操作に関係する掘削積込機構部の操作が可能な状態で、該一連の掘削積込機構部の操作とは関連のない特定動作が行われる状態（特定動作状態）である。この特定動作状態のときには、積込回数の計数処理をリセットして誤判定を防ぐ必要がある。

そこで、図１３に示した状態遷移図のように、さらに除外条件を付加する。ただし、走行操作に関しては、オペレータが走行操作をさせることを意図せずに、誤って走行レバー４３，４４に触れてしまう場合がある。この場合に、積込回数の計数処理をリセットすることは、逆に、誤判定となる。したがって、走行操作状態であるか否かは、掘削、旋回、排土の各操作と同様に、走行レバー４３，４４のパイロット圧の走行時間積分値を取得し、走行時間積分値が走行判定用の走行時間積分値Ｓα以上となる場合に、走行操作状態であると判定する。走行判定用の走行時間積分値Ｓαは、あらかじめ設定されている値である。オペレータが明らかに走行操作をさせることを意図して走行レバー４３，４４を操作すると、ある程度大きな走行時間積分値が得られるはずである。そのある程度大きな走行時間積分値としてＳαを設定している。これによって、一連の掘削積込作業中に、オペレータが走行レバー４３，４４に触れてしまう場合であっても、正常に、積込回数の計数処理を行うことができる。

すなわち、図１３に示すように、初期状態ＳＴ０のときに、条件０１にＡＮＤ条件で、条件０１ｂを付加する。条件０１ｂは、走行時間積分値が走行判定用の走行時間積分値Ｓα未満であり、かつ、作業モードがＡＴＴモード、またはＢモード、またはＬモードに設定されておらず（ＡＴＴ／Ｂ／Ｌモード信号がＯＦＦ）、かつ、パイロット圧を検出する圧力センサ５５に異常がなく（パイロット圧センサ異常フラグがＯＦＦ）、かつ、旋回ロック部３３が操作されず上部旋回体５が旋回可能（旋回ロックフラグがＯＦＦ）であることである。

また、条件１０，１０ａ、条件２０，２０ａの各条件は、ＯＲ条件であるが、さらにＯＲ条件として、条件１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂを付加する。条件１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂは、走行時間積分値が走行判定用の走行時間積分値Ｓα以上であり、または、作業モードがＡＴＴ／Ｂ／Ｌモードのいずれかが設定されており（ＡＴＴ／Ｂ／Ｌモード信号がＯＮ）、または、パイロット圧を検出する圧力センサ５５に異常が発生しており（パイロット圧センサ異常フラグがＯＮ）、または、旋回ロック部３３が操作され上部旋回体５が旋回不可能（旋回ロックフラグがＯＮ）であることである。なお、以上に述べた特定動作状態のときに、上記に説明したような積込回数の計数処理をリセットするのではなく、特定動作状態のときに、とりあえず積込回数を累積加算しておき、特定動作状態の発生回数を別途、計数処理しておいてもよい。そして、求められた積込回数から特定動作状態の発生回数を減算処理する演算、すなわち補正処理を行い、正しい積込回数を求めるようにしてもよい。この減算処理は、例えば日々の作業が終了した後に行うことで、求められた正しい積込回数を日々の作業管理に用いることができる。以上のように特定動作状態があっても、掘削積込作業の回数の計数処理をリセット処理あるいは補正処理することで積込回数の誤判定を防ぐことができる。

［作業管理処理］
モニタ３２は、上述したポンプコントローラ３１の図示しない記憶装置から、少なくとも、積込回数及び基本掘削積込時間を取得する。図１４に示すように、モニタ３２は、積込回数取得部６０、基本掘削積込時間取得部６１、既定値設定部６２、仕事量算出部６３、土量算出部６４、仕事率算出部６５、入出力部６６、及び記憶部６７を有する。さらに、モニタ３２は、オペレータ識別部７０、設定変更部７１を有する。

既定値設定部６２は、入出力部６６から入力設定される、油圧ショベル１のバケット容量、ダンプトラック台数、ダンプトラック積載量を示すデータを記憶部６７に保持する。ダンプトラック積載量とは、ダンプトラック一台あたりに積載可能な土砂の量である。なお、本実施形態ではダンプトラック５０に土砂を積み込む場合を説明したが、ダンプトラック５０に変えて、港湾の浚渫工事に用いられる荷台を備えた運搬船に、油圧ショベル１が土砂等を積み込む場合にも、以下に説明するような作業管理処理が実行できる。運搬船の荷台の積載量、運搬船の台数を記憶部６７に保持しておく。あるいはダンプトラック５０に変えて、列車や台車に土砂等を掘削積込する際にも、必要なデータを記憶部６７に記憶しておくことで作業管理処理が実行できる。つまり、ダンプトラック５０や運搬船、列車、台車といった、種々の収集体に土砂等を積み込む際に本実施形態は適用できる。

仕事量算出部６３は、積込回数取得部６０が取得した積込回数に、バケット容量を積算した仕事量を算出し、例えば日毎に、求めた仕事量を記憶部６７に保持する。土量算出部６４は、ダンプトラック台数にダンプトラック積載量を乗算した土量を算出し、例えば日毎に、求めた土量を記憶部６７に保持する。仕事率算出部６５は、土量を仕事量で除算した値を仕事率として算出し、例えば日毎に、求めた仕事率を記憶部６７に保持する。

ここで、仕事量は、土量と被計数作業との合算値とみなしている。被計数作業とは、油圧ショベル１による実際の掘削積込作業ではない作業を意味する。例えば、実際に土砂を掘削しないでバケット１３を操作して上部旋回体５を旋回操作させたような場合、そのような操作が、一回の掘削積込作業（積込回数）として判定されることがある。そのように、実際の掘削積込作業ではないような掘削積込機構部の動作が行われた場合（被計数作業が行われた場合）に、バケット１３の中に土砂があるか否かを検知しているわけではないため、積込回数は計数される。よって、積込回収取得部６０が取得した積込回数は、土量に相当する積込回数より多い回数となる。つまり、仕事量と土量とは全く同一である場合もあり得るが、そうでない場合の仕事量は、土量に対し多めの値となる。故に、仕事率を求めれば、被計数作業がどの程度の割合で行われたかが把握でき、逆に掘削積込作業がどの程度の割合で行われたかを把握できる。

モニタ３２は、例えばこれら仕事量、土量、仕事率などの各データを、例えば日毎にグラフ化して入出力部６６から出力する。各データを用いたグラフをモニタ３２の表示／設定部２７に表示してもよい。また、モニタ３２は、これら仕事量、土量、仕事率などの各データを、油圧ショベル１の外部に出力してもよい。

また、モニタ３２は、基本掘削積込時間取得部６１で取得された基本掘削積込時間や、エンジンコントローラ３０などから得られる走行時間、アイドリング時間などの移動体情報を用いて、例えば、図１５に示すように、油圧ショベル１の稼動時間に対する掘削積込作業時間の比率を日毎に表示出力する。以上に説明した、各データ（仕事量、土量、仕事率、油圧ショベル１の稼動時間に対する掘削積込作業時間の比率）を、後述するような作業管理システムによって油圧ショベル１の外部で求めてもよい。例えば、積込回数、基本掘削積込時間、走行時間、アイドリング時間、稼働時間といった油圧ショベル１で求められる各データを入出力部６６あるいはポンプコントローラ３１の図示しない記憶装置から有線あるいは無線にて外部に出力し、外部に備えたコンピュータで、土量、仕事量、仕事率、稼動時間に対する掘削積込作業時間の比率を求めグラフ化して、コンピュータに接続された表示装置に表示させてもよい。この外部に備えたコンピュータの代わりに携帯端末を用いてもよいし、表示装置の代わりに携帯端末の表示装置を用いてもよい。図１５は、ある油圧ショベル１の日毎の掘削積込時間の比率を示しているが、これに限らず複数の油圧ショベル１について同様に掘削積込時間の比率を求めて油圧ショベル毎に比較することもできる。

なお、オペレータ識別部７０は、オペレータ識別情報（以下、識別情報）を識別し、識別された識別情報とオペレータ毎の積込回数や基本掘削積込時間とを関連付けて記憶部６７に保持させる。

ここで、油圧ショベル１はイモビライザー装置を搭載してもよい。個別の識別情報が記憶されたＩＤキーによって、油圧ショベル１のエンジン始動が可能になる。イモビライザー装置がＩＤキーの識別情報を読み取ると、その識別情報と、所定期間、例えば１日分の積込回数とを関連付け、この関連付けされた情報（オペレータ毎の積込回数）を入出力部６６を介して外部に出力することで、どのオペレータが、どれだけの作業（掘削積込作業）を行ったかを管理するオペレータ管理が可能となる。

また、１台の油圧ショベル１を複数のオペレータが使用する場合、複数のＩＤキーが用いられるため、その１台の油圧ショベル１についてオペレータ毎の作業量管理を行うことができる。また、一つのＩＤキーで複数の油圧ショベル１のエンジン始動を可能とするように設定しているのであれば、その複数の油圧ショベル１の各々の車両を識別する車両識別情報のデータ、ＩＤキーの識別情報、積込回数のデータなどを外部に出力することによって、１人のオペレータが、どの油圧ショベルで、どの程度の作業量をこなしたのかを管理することができる。

また、イモビライザー装置を用いずに、モニタ３２の入出力部６６から、個別のＩＤ番号を入力して、オペレータを個別認識するＩＤ番号識別装置や、ＩＤカードの読取装置を備えて、上述したオペレータを個別認識して、上記管理を行ってもよい。なお、オペレータを個別に認識する装置として指紋認証装置を用いてもよい。すなわち、オペレータ識別部７０を備えることによって、オペレータの作業管理を行うことができる。

また、設定変更部７１は、時間積分値Ｓ１〜Ｓ４や積分開始圧Ｐ１などの一連の掘削積込操作を判定するために必要な各種設定値（パラメータ）を変更することができる。設定変更部７１は、無線あるいは有線による通信が可能な外部通信装置を用い、入出力部６６を介して外部から各種設定値の変更が可能である。なお、モニタ３２の表示／設定部２７に設けたスイッチ等の入力手段を用い入出力部６６を介して各種設定値の変更を可能としてもよい。

なお、この各種設定値は、ティーチングや統計処理によって設定することができる。例えば、設定変更部７１は、各作業現場やオペレータ毎に、積分開始圧Ｐ１などの各種設定値（パラメータ）をティーチングによって設定変更可能である。具体的に、バケット掘削の動作を実際に行い、バケットの掘削開始姿勢から掘削終了姿勢まで動作させる。その掘削開始姿勢の際に、所定の図示しないメモリボタンを操作し、さらに掘削終了姿勢の際に、所定の図示しないメモリボタンを操作する。これによって、メモリボタンの操作間に発生した各操作時のパイロット圧の時間積分値Ｓ１を取得し、この時間積分値を用いて設定値として利用する。このメモリボタンは、操作レバー４１，４２に設けてもよいし、モニタ３２に設けてもよい。また、他の設定値についても、同様なティーチングによって設定することができる。

一方、統計処理によって各種設定値を変更する場合、事前に所定回数の掘削積込作業を実施し、この結果を用いて統計的に掘削積込機構部の所定動作角、あるいは各操作時のパイロット圧の時間積分値Ｓ１〜Ｓ４といったデータを求め、それらのデータの平均値を求めるなどの統計処理を行い、得られた結果を設定値として利用してもよい。

［作業管理システム］
図１６は、油圧ショベル１を含む作業管理システムの概要構成を示す図である。この作業管理システムは、複数の油圧ショベル１などの移動体が地理的に分散され、各油圧ショベル１と管理サーバ１０４とが通信衛星１０２、地上局１０３、およびインターネットなどのネットワークＮといった外部通信装置を介して通信接続される。ネットワークＮには、油圧ショベル１の管理者のサーバである作業管理サーバ１０５及びユーザ端末１０６が接続される。油圧ショベル１は、上述した積込回数や基本掘削積込時間を含む作業情報、油圧ショベル１の位置情報および稼働時間、走行時間、アイドリング時間、車両識別情報、オペレータの識別情報といった稼働状況を示す情報を含む車両情報である移動体情報を管理サーバ１０４に送信する。管理サーバ１０４は、各管理者毎の対応する作業管理サーバ１０５に、上述した作業情報及び移動体情報を転送する。

油圧ショベル１は、移動体監視装置１１０を有し、移動体監視装置１１０はＧＰＳセンサ１１６および送受信器１１７に接続される。ＧＰＳセンサ１１６は、アンテナ１１６ａを介して複数のＧＰＳ衛星１０６から送られる情報をもとに自己位置を検知し、自己位置情報を生成し、移動体監視装置１１０は、この自己位置情報を取得する。送受信器１１７は、アンテナ１１７ａを介して通信衛星１０２に通信接続され、移動体監視装置１１０と管理サーバ１０４との間で情報の送受信処理を行う。

作業管理サーバ１０５は、モニタ３２と同じ構成及び機能を有する。モニタ３２の入出力部６６は、ユーザ端末１０６に相当する。したがって、ユーザ端末１０６から作業管理サーバ１０５にアクセスすることによって、モニタ３２と同様な、作業管理を行うことができるとともに、広範かつ多数の作業管理を行うことができる。すなわち、作業の進捗や作業の効率などに関して作業現場から離れた場所でフリート管理を行うことができる。

なお、作業管理サーバ１０５には、モニタ３２と同じ構成及び機能を持たせる必要はなく、モニタ３２に図１４に示した構成及び機能を持たせたままであってもよい。この場合、各種設定値の変更設定は、ユーザ端末１０６が作業管理サーバ１０５にアクセスし、作業管理サーバ１０５、管理サーバ１０４を介して、モニタ３２の変更設定部７１に対して行うことができる。さらに、モニタ３２の構成及び機能の一部を管理サーバ１０４あるいは作業管理サーバ１０５側に持たせても良い。

また、油圧ショベル１は、衛星通信機能を有するが、これに限らず、例えば、無線ＬＡＮ通信機能や、携帯通信機能などの各種の通信機能であってもよい。すなわち、油圧ショベル１は、外部通信機能を有している。また、無線通信に関連するインフラが整っていないような場所で無線通信が不可能な場合は、外部通信機能を有線で達成するような構成として、油圧ショベル１にデータ通信のための有線を接続可能なコネクタを設け、その有線を介して作業情報及び移動体情報をダウンロードするようにしてもよい。

１ 油圧ショベル
２ 車両本体
３ 作業機
４ 下部走行体
５ 上部旋回体
１１ ブーム
１２ アーム
１３ バケット
１４ ブームシリンダ
１５ アームシリンダ
１６ バケットシリンダ
１７ エンジン
１８ 油圧ポンプ
１８ａ 斜板角センサ
２０ コントロールバルブ
２１ 油圧走行モータ
２２ 旋回油圧モータ
２７ 表示／設定部
２８ 作業モード切替部
２９ 燃料調整ダイヤル
３０ エンジンコントローラ
３１ ポンプコントローラ
３１ａ 操作状態検出部
３１ｂ 時間積分部
３１ｃ 判定部
３１ｄ 計数部
３１ｅ モード検出部
３１ｆ 走行操作検出部
３１ｇ 旋回ロック検出部
３２ モニタ
３３ 旋回ロック部
４１，４２ 操作レバー
４３，４４ 走行レバー
５０ ダンプトラック
５５ 圧力センサ
６０ 積込回数取得部
６１ 基本掘削積込時間取得部
６２ 既定値設定部
６３ 仕事量算出部
６４ 土量算出部
６５ 仕事率算出部
６６ 入出力部
６７ 記憶部
７０ オペレータ識別部
７１ 設定変更部
８０ 燃料噴射装置
１０２ 通信衛星
１０３ 地上局
１０４ 管理サーバ
１０５ 作業管理サーバ
１０６ ユーザ端末
１０６ ＧＰＳ衛星
１１０ 移動体監視装置
１１６ ＧＰＳセンサ
１１６ａ，１１７ａ アンテナ
１１７ 送受信器
Ｎ ネットワーク
Ｐ１ 積分開始圧
Ｓ１〜Ｓ４ 時間積分値

Claims (9)

1. 操作レバーの操作に応じて出力される物理量を検出する操作状態検出部と、
   前記物理量を時間積分した時間積分値を算出する時間積分部と、
   前記時間積分値と前記操作レバーの操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角とを対応させておき、前記時間積分値が所定積分値以上となった場合に、前記操作レバーの操作が行われたと判定する判定部と、
   前記判定部によって判定された掘削積込機構部の各操作が所定の順序で行われた場合、該所定の順序で行われた掘削積込機構部の操作を一回として掘削積込作業の回数を計数する計数部と、
   を備えたことを特徴とする作業機械。
2. 前記掘削積込機構部の操作は、掘削操作、行き旋回操作、排土操作、戻り旋回操作の順に行われる掘削積込操作であることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
3. 前記判定部は、前記掘削操作を判定する場合、前記時間積分値が所定積分値以上であり、かつ、前記物理量が操作終了所定値以下である場合に、前記掘削操作が行われたと判定することを特徴とする請求項２に記載の作業機械。
4. 前記判定部は、前記掘削操作を判定する場合、前記時間積分値が所定積分値以上であり、かつ、前記物理量が操作終了所定値以下となった後、所定時間経過した場合に、前記掘削操作が行われたと判定することを特徴とする請求項３に記載の作業機械。
5. 前記時間積分部は、前記掘削操作あるいは前記排土操作を判定する場合、時間積分開始後、前記物理量が積分開始値以下となる状態を時間積分値保持時間経過した場合に前記時間積分値をリセットすることを特徴とする請求項２に記載の作業機械。
6. 前記操作レバーは、パイロット式または電気式であって、
   前記物理量は、パイロット圧または電気信号であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の作業機械。
7. 前記計数部が計数した前記掘削積込作業の回数を表示装置または外部に出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の作業機械。
8. 各種設定値を変更する設定変更部を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の作業機械。
9. 操作レバーの操作に応じて出力される物理量を検出する操作状態検出ステップと、
   前記物理量を時間積分した時間積分値を算出する時間積分ステップと、
   前記時間積分値と前記操作レバーの操作に伴う掘削積込機構部の所定動作角とを対応させておき、前記時間積分値が所定積分値以上となった場合に、前記操作レバーの操作が行われたと判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによって判定された掘削積込機構部の各操作が所定の順序で行われた場合、該所定の順序で行われた掘削積込機構部の操作を一回として掘削積込作業の回数を計数する計数ステップと、
   を含むことを特徴とする作業機械の作業量計測方法。

Images