JP2019066306A - ホイールローダ - Google Patents

Abstract

【課題】バケットの積載重量が過積載になったことをオペレータに瞬時に知らせることができるホイールローダを提供する。【解決手段】ホイールローダ１に備えられる制御装置２２は、バケット３の積載重量を演算する演算部２３と、演算部２３で演算された積載重量の計測値を表示装置２１に計測表示値３０として表示する表示制御部２４と、オペレータによって任意に設定された基準積載重量Ｗ０を記憶する記憶部２５と、計測値と基準積載重量Ｗ０の大きさを比較する判定部２６とを備えており、表示制御部２４は、計測値が基準積載重量Ｗ０を超えたときに、計測表示値３１が表示される第１の表示エリア２９Ａの背景色を変化させることにより、バケット３の積載重量が過積載になったことをオペレータに瞬時に報知するようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、ホイールローダに関し、特にバケットの積載重量が過積載になったことをオペレータに報知する技術に関する。

ホイールローダは、後フレームの前側に前フレームが左右方向へ揺動可能に連結され、前フレームにはリフトアームやバケット等からなるフロント作業機が取り付けられている。一方、後フレームの上部には運転室が設けられており、運転室の内部には、オペレータによって操作される作業機レバーやアクセルペダル、各種の情報を表示する表示装置等が配設されている（例えば、特許文献１参照）。そして、オペレータが作業機レバーやアクセルペダルを操作することにより、フロント作業機を動作させてバケット作業等を行うようになっている。

このようなホイールローダでは、バケットで掘削した土砂等をダンプトラック等の運搬車両の荷台に積み込む積込作業時に、バケットの積載重量が上限値を超えてしまうと、車体バランスが悪くなって作業性を低下させることになる。このため、バケットの積載重量が上限値を超えたことをオペレータに報知できれば、オペレータにバケットの過積載状態を注意喚起することができ、そのような過積載報知装置を搭載したホイールローダが要望されている。

なお、この種の過積載報知装置に関連する技術として、特許文献２に記載されているように、トラクタにダンプトレーラが連結されたダンプトレーラ牽引車両において、ロードセルで検出された歪量に基づいてダンプトレーラの積載荷重を演算し、その積載荷重をトラクタ側の運転室内に設置した表示装置に表示すると共に、演算した積載荷重が積載許容値を超えた場合に、警報を発してオペレータに注意喚起するという技術が知られている。

特許文献２に記載された過積載報知装置は、演算された積載荷重が表示装置に表示されるため、オペレータは表示画面を見ながら積載荷重を調整することができる。また、積載荷重が積載許容値を超えても積み込みが続けられると、警報装置から警報が発せられるため、オペレータは積込作業を中止して過積載を防止することができる。

特開２０１７−１１５５４５号公報 特許第３２４７２９７号公報

特許文献２に記載のダンプトラックやダンプトレーラは、積荷の上限値である積載許容値が一定（固定値）であるため、この積載許容値と計測した積載荷重との大きさを比較すれば、積荷が過積載になったことをオペレータに知らせることができる。しかし、ホイールローダは、バケットの種類等に応じて積載重量の上限値を変える必要があるため、バケットの積載重量を計測しただけでは、その計測値を本来必要とされる上限値と比較することができず、バケットが過積載になったことをオペレータに正しく知らせることが困難となる。

また、特許文献２では、演算された積載荷重の値が表示装置に表示されるため、オペレータは画面上の表示荷重を見ながら積載荷重を調整することはできるが、その表示荷重を見ただけでは過積載状態であるか否かを判断するためには画面上の数値を注視しなければならない。

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、バケットの積載重量が過積載になったことを、オペレータが表示装置の表示画面上の数値を注視しなくとも把握することができるホイールローダを提供することにある。

上記の目的を達成するために、代表的な本発明は、車体と、前記車体に搭載される運転室と、前記運転室内に設置される表示装置と、前記車体の前部に連結されるリフトアームと、前記リフトアームを上下方向に回動させるリフトアームシリンダと、前記リフトアームの先端に連結されるバケットと、前記バケットを上下方向に回動させるバケットシリンダと、前記表示装置の制御を行う制御装置と、を備えたホイールローダにおいて、前記制御装置は、前記バケットの積載重量を演算する演算部と、前記演算部で演算された積載重量の計測値を前記表示装置に計測表示値として表示する表示制御部と、オペレータによって任意に設定された基準積載重量を記憶する記憶部と、前記計測値と前記基準積載重量の大きさを比較する判定部とを備え、前記表示制御部は、前記計測値が前記基準積載重量を超えたときに、前記表示装置の表示画面の背景色を変化させて前記計測表示値を表示することを特徴とする。

本発明に係るホイールローダによれば、バケットの積載重量が過積載になったことを、オペレータが表示装置の表示画面上の数値を注視しなくとも把握することができる。なお、前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図である。 図１に示すホイールローダの運転室の内部構造を示す平面図である。 制御装置のブロック図である。 制御装置に備えられる演算部の処理内容を示すフローチャートである。 制御装置に備えられる表示制御部の処理内容を示すフローチャートである。 表示制御部による１回分の積載荷重表示処理を示すフローチャートである。 表示制御部による１回分の累積荷重表示処理を示すフローチャートである。 表示画面上の計測表示値と累積荷重表示値の表示形態を示す説明図である。

以下、本発明に係るホイールローダの実施形態を図１〜図８を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の側面図である。図１に示すように、ホイールローダ１は、リフトアーム２、バケット３、タイヤ４等を有する前フレーム（車体）５と、運転室６、エンジン室７、タイヤ８等を有する後フレーム（車体）９とで構成される。エンジン室７にはエンジン（不図示）が搭載されており、後フレーム９の後方にはカウンタウェイト１０が取り付けられている。

リフトアーム２はリフトアームシリンダ１１の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット３はバケットシリンダ１２の駆動により上下方向に回動（クラウドまたはダンプ）する。前フレーム５と後フレーム９とはセンタピン１３により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ（不図示）の伸縮により後フレーム９に対し前フレーム５が左右に屈折する。

リフトアーム２と前フレーム５の連結部分にはリフトアーム角度センサ１４が取り付けられており、このリフトアーム角度センサ１４によってリフトアーム２の回動角度が検出される。リフトアームシリンダ１１は圧力センサ１５を備えており、この圧力センサ１５によってバケット３で掘削した土砂等の積載物の荷重が検出される。バケットシリンダ１２とバケット３の間にはベルクランク１６を含むリンク機構が介設されており、このリンク機構を介してバケットシリンダ１２はバケット３を回動させる。バケットシリンダ１２はバケット近接スイッチ１７を備えており、バケットシリンダ１２のロッドが最も短縮された状態になると、このバケット近接スイッチ１７がオン動作するようになっている。

図２は運転室６の内部構造を示す平面図である。図２に示すように、運転室６には、オペレータが座る運転席１８と、ホイールローダ１の操舵角を制御するステアリングホイール１９と、ホイールローダ１を始動・停止させるキースイッチ２０と、オペレータへの情報を提示する表示装置（モニタ）２１等が設置されている。表示装置２１には、ホイールローダ１のエンジン回転数や車速が表示されるだけでなく、後述する制御装置２２によって演算されるバケット３の積載荷重や累積積載荷重等も表示される。

次に、制御装置２２について説明する。制御装置２２は、バケット３の積載荷重等を演算し、表示装置２１に積載情報等を表示するための各種処理を実行する。図３は制御装置２２のブロック図である。図３に示すように、制御装置２２は、演算部２３と、表示制御部２４と、記憶部２５と、判定部２６と、を有する。制御装置２２による各種処理は、ＨＤＤ等の記憶装置などに記憶されたプログラムを、図示しないＣＰＵがメモリにロードして実行することにより実現される。

演算部２３には、リフトアーム角度センサ１４の検出信号と、圧力センサ１５の検出信号と、バケット近接スイッチ１７のオン／オフ信号と、確定スイッチ２７のオン／オフ信号が入力される。演算部２３は、圧力センサ１５の検出信号に基づいてバケット３が掘削した積載物の積載荷重を演算する。そして、リフトアーム角度センサ１４の検出信号に基づいて、リフトアーム２が水平姿勢まで上昇したことが演算部２３に入力されると、演算部２３は、この時点で演算した積載重量の計測値を確定して表示制御部２４に出力する。また、バケット３が倒されて空荷状態になると、バケット近接スイッチ１７から演算部２３に対してオン信号が入力され、演算部２３は、バケット３が空荷状態になる毎に計測値を累積加算して累積積載重量を演算し、その累積積載重量を表示制御部２４に出力する。なお、オペレータが確定スイッチ２７を操作すると、確定スイッチ２７から演算部２３に対してオン信号が入力され、演算部２３は、累積演算した累積積載荷重を初期状態のゼロにリセットする。確定スイッチ２７はオペレータが容易に操作できる位置、例えば、表示装置２１における表示画面２９の周囲に配置されている。

記憶部２５にはテンキー等からなる入力装置２８の出力信号が入力され、オペレータは入力装置２８を用いて、基準積載重量Ｗ０と定格積載重量Ｗ１とをそれぞれ任意に設定し、それらを記憶部２５に記憶させることができる。基準積載重量Ｗ０は、前フレーム５と後フレーム９が安定した姿勢で作業することのできる積載重量の上限値であり、ホイールローダ１はバケット３の種類や大きさ等に応じて適切な基準積載重量Ｗ０を有している。定格積載重量Ｗ１は、図示せぬダンプトラックやダンプトレーラなどの運搬車両の荷台に積み込むことのできる積載物の許容積載荷重であり、運搬車両の種類に応じて適切な定格積載重量Ｗ１が設定される。

判定部２６は、演算部２３で演算された積載荷重の計測値と、記憶部２５に記憶された基準積載重量Ｗ０とを比較し、その判定結果を演算部２３に出力する。また、判定部２６は、演算部２３で演算された計測値の累積積載重量と、記憶部２５に記憶された定格積載重量Ｗ１とを比較し、その判定結果を演算部２３に出力する。演算部２３は、判定部２６の判定結果に基づいて、積載荷重の計測値が基準積載重量Ｗ０を超えると、表示制御部２４に対してバケット３が過積載である旨の第１の警告信号を出力し、累積積載重量が定格積載重量Ｗ１を超えると、表示制御部２４に対して運搬車両側の積載量が積荷オーバーである旨の第２の警告信号を出力する。

表示制御部２４は、演算部２３から積載重量の計測値が入力されると、その計測値に対応する計測表示値３０が表示されるように表示装置２１に駆動信号を出力し、演算部２３から累積加算された累積積載重量が入力されると、その累積積載重量に対応する累積荷重表示値３１が表示されるように表示装置２１に駆動信号を出力する。また、表示制御部２４は、演算部２３から第１の警告信号が入力されると、計測表示値３０を表示している画面の背景色が変化するように表示装置２１に制御信号を出力し、演算部２３から第２の警告信号が入力されると、累積荷重表示値３１を表示している画面の背景色が変化するように表示装置２１に制御信号を出力する。

表示装置２１は例えばタッチパネル式の液晶モニタからなり、図８に示すように、表示装置２１の表示画面２９には、計測表示値３０が表示される第１の表示エリア２９Ａと、累積荷重表示値３１が表示される第２の表示エリア２９Ｂとが、上下に分割されて各々の表示エリア２９Ａ，２９Ｂが表示画面２９のほぼ半分ずつを占める面積に設定されている。詳細については後述するが、図８（ａ）に示す基本状態において、計測表示値３０と累積荷重表示値３１は、例えば背景色を黒色とする第１の表示エリア２９Ａと第２の表示エリア２９Ｂにそれぞれ白色で表示されている。そして、図８（ｂ）に示す過積載状態になると、計測表示値３０は赤色に変化した第１の表示エリア２９Ａに白色で表示され、図８（ｃ）に示す積荷オーバー状態になると、累積荷重表示値３１は赤色に変化した第２の表示エリア２９Ｂに白色で表示される。

次に、制御装置２２の制御動作について、フローチャートを参照しつつ説明する。バケット３で掘削した土砂等の積載物をダンプトラック等の荷台に積み込む作業に際し、まずは演算部２３の動作について説明し、その後、表示制御部２４の動作について説明する。

ホイールローダ１が操作可能な状態、すなわちキースイッチ２０がスタートの状態（始動時）になると、演算部２３は図４に示す処理を開始する。まず、リフトアーム２やバケット３等の作業機を操作する前に、オペレータは基準積載重量Ｗ０を記憶部２５に記憶しておく（ステップＳ１）と共に、定格積載重量Ｗ１を記憶部２５に記憶しておく（ステップＳ２）。なお、ステップＳ１とステップＳ２の順序は逆であっても良い。

基準積載重量Ｗ０と定格積載重量Ｗ１を設定する場合、例えば、表示装置２１の表示画面２９をホーム画面とし、このホーム画面上の設定メニューから「車体情報の変更」のアイコンを選択した後、テンキー等を用いて任意の数値を入力することができる。本実施形態では、基準積載重量Ｗ０として「３．００ｔ」が設定されると共に、定格積載重量Ｗ１として「１５．００ｔ」が設定されており、これら基準積載重量Ｗ０と定格積載重量Ｗ１は、表示画面２９における第１の表示エリア２９Ａと第２の表示エリア２９Ｂの右側下部に小さな文字で表示される（図８参照）。

この状態でオペレータが作業機を操作し、バケット３で土砂等を掘削したままリフトアーム２を上昇させると、バケット３と積載物を含む総重量が圧力センサ１５によって検出され、演算部２３は、圧力センサ１５の検出信号に基づいてバケット３の積載重量を演算する。そして、リフトアーム２が水平姿勢まで上昇し、リフトアーム角度センサ１４で検出されるアーム角度が所定角度θになる（ステップＳ３）と、演算部２３は、この時点で演算した積載重量を計測値として確定した後（ステップＳ４）、その計測値を表示制御部２４と判定部２６にそれぞれ出力する。

判定部２６は、この計測値と記憶部２５に記憶された基準積載重量Ｗ０とを比較し、計測値が基準積載重量Ｗ０を超えた場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、演算部２３は、表示制御部２４に対してバケット３が過積載である旨の第１の警告信号を出力する（ステップＳ６）。ステップＳ６において過積載の警告が行われた後、計測値のキャンセル動作が行われると（ステップＳ７のＹｅｓ）、計測値は初期状態のゼロにリセットされる。かかる計測値のキャンセル動作は、例えば表示画面２９の周囲に配置したキャンセルキー（不図示）をオペレータが操作することによって実行される。

ステップＳ５において計測値が基準積載重量Ｗ０よりも小さい場合（ステップＳ５のＮｏ）と、ステップＳ７においてキャンセル動作が実行されなかった場合（ステップＳ７のＮｏ）は、積載物を運搬車両側に放出するようにバケット３が倒されて空荷状態になると（ステップＳ８）、バケット近接スイッチ１７から演算部２３に対してオン信号が入力されるため、演算部２３は、バケット３が空荷状態になる毎に計測値を累積加算して累積積載重量を演算し（ステップＳ９）、その累積積載重量を表示制御部２４と判定部２６にそれぞれ出力する。

判定部２６は、この累積積載重量と記憶部２５に記憶された定格積載重量Ｗ１とを比較し、累積積載重量が定格積載重量Ｗ１を超えた場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）、演算部２３は、表示制御部２４に対して運搬車両側の積載量が積荷オーバーである旨の第２の警告信号を出力する（ステップＳ１１）。ステップＳ１０において、累積積載重量が定格積載重量Ｗ１よりも小さい場合（ステップＳ１０のＮｏ）はステップＳ８に戻り、演算部２３は、バケット３が空荷状態になる毎に計測値を前回の演算値に累積加算して累積積載重量を更新する。また、ステップＳ１１において積荷オーバーの警告が行われた後、オペレータが確定スイッチ２７を操作すると、累積積載重量は初期状態のゼロにリセットされる（ステップＳ１２）。

次に、表示制御部２４の動作について説明する。前述したように、演算部２３から表示制御部２４に対して計測値と累積積載重量が出力されると、図５に示すように、表示制御部２４は１回分の積載荷重表示処理（ステップＳ２０）と１回分の累積荷重表示処理（ステップＳ３０）を実行し、これをバケット３の積み込み作業中に繰り返す。

まず、図６に示すフローチャートに基づいて、１回分の積載荷重表示処理について説明する。演算部２３で演算された積載荷重の計測値が基準積載重量Ｗ０よりも小さいとき、例えば計測値が「２．９９ｔ」であった場合、表示制御部２４は表示装置２１の表示画面２９に計測表示値３０を通常表示する（ステップＳ２１）。図８（ａ）に示すように、かかる通常表示（基本状態）では、表示画面２９の第１の表示エリア２９Ａに「２．９９ｔ」の計測表示値３０が表示され、この場合の第１の表示エリア２９Ａの背景色は黒色となっている。

そして、演算部２３で演算された積載荷重の計測値が基準積載重量Ｗ０を超えると、例えば計測値が「４．２３ｔ」で過積載状態となった場合（ステップＳ２２のＹｅｓ）、表示制御部２４は演算部２３から第１の警告信号を取得することにより、表示画面２９の第１の表示エリア２９Ａの背景色を変化させる（ステップＳ２３）。図８（ｂ）に示すように、かかる過積載状態では、第１の表示エリア２９Ａの背景色が黒色から赤色に変化し、このような第１の表示エリア２９Ａに「４．２３ｔ」の計測表示値３０が白色で表示されるため、オペレータはバケット３の積載荷重が過積載になったことを瞬時に視認できる。なお、その後に前述した計測値のキャンセル動作が行われると（ステップＳ２４のＹｅｓ）、第１の表示エリア２９Ａは通常表示に戻り、第１の表示エリア２９Ａの背景色は赤色から黒色へと変化する。

次に、図７に示すフローチャートに基づいて、１回分の累積荷重表示処理について説明する。演算部２３で演算された計測値の累積積載重量が定格積載重量Ｗ１よりも小さいとき、例えば累積積載重量が「１１．１１ｔ」であった場合、表示制御部２４は表示装置２１の表示画面２９に累積荷重表示値３１を通常表示する（ステップＳ３１）。図８（ａ）に示すように、かかる通常表示（基本状態）では、表示画面２９の第２の表示エリア２９Ｂに「１１．１１ｔ」の累積荷重表示値３１が表示され、この場合の第２の表示エリア２９Ｂの背景色は黒色となっている。

そして、演算部２３で演算された計測値の累積積載重量が定格積載重量Ｗ１を超えると、例えば累積積載重量が「１５．３４ｔ」で運搬車両側の許容積載量が積荷オーバーとなった場合（ステップＳ３２のＹｅｓ）、表示制御部２４は演算部２３から第２の警告信号を取得することにより、表示画面２９の第２の表示エリア２９Ｂの背景色を変化させる（ステップＳ３４）。図８（ｃ）に示すように、かかる積荷オーバー状態では、第２の表示エリア２９Ｂの背景色が黒色から赤色に変化し、このような第２の表示エリア２９Ｂに「１５．３４ｔ」の累積荷重表示値３１が白色で表示されるため、オペレータは運搬車両側の積載量が積荷オーバーになったことを瞬時に視認できる。なお、その後にオペレータが確定スイッチ２７を操作してオン動作すると（ステップＳ３４のＹｅｓ）、第２の表示エリア２９Ｂは通常表示に戻り、第２の表示エリア２９Ｂの背景色は赤色から黒色へと変化する。

以上説明したように、本実施形態に係るホイールローダ１では、制御装置２２が、バケット３の積載重量を演算する演算部２３と、演算部２３で演算された積載重量の計測値を表示装置２１に計測表示値３０として表示する表示制御部２４と、オペレータによって任意に設定された基準積載重量Ｗ０を記憶する記憶部２５と、計測値と基準積載重量Ｗ０の大きさを比較する判定部２６とを備え、表示制御部２４は、計測値が基準積載重量Ｗ０を超えたときに、計測表示値３０が表示される画面の背景色を変化させるため、バケット３の積載重量が過積載になったことを、オペレータが表示装置２１の表示画面２９上の数値を注視しなくとも把握することができる。

また、本実施形態に係るホイールローダ１では、演算部２３が、バケット３が空荷状態になる毎に計測値を累積加算して累積積載重量を演算し、表示制御部２４が、累積積載重量を表示装置２１に累積荷重表示値３１として表示すると共に、累積積載重量が運搬車両側の定格積載重量Ｗ１を超えたときに、累積荷重表示値３１が表示される画面の背景色を変化させるため、運搬車両側の積載量が積荷オーバーになったことを、オペレータが表示装置２１の表示画面２９上の数値を注視しなくとも把握することができる。

なお、上記の実施形態では、計測表示値３０が表示される第１の表示エリア２９Ａの背景色を変えたり、累積荷重表示値３１が表示される第２の表示エリア２９Ｂの背景色を変えることにより、計測表示値３０と累積荷重表示値３１の表示形態を変化させているが、それ以外の方法によって計測表示値３０と累積荷重表示値３１の表示形態を変化させることも可能である。例えば、過積載状態や積荷オーバー状態になったときだけ、計測表示値３０と累積荷重表示値３１を点滅動作させることにより、オペレータに過積載状態や積荷オーバー状態を警報するようにしても良い。

また、上記した実施形態は、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。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１ ホイールローダ
２ リフトアーム
３ バケット
５ 前フレーム（車体）
６ 運転室
９ 後フレーム（車体）
１１ リフトアームシリンダ
１２ バケットシリンダ
１４ リフトアーム角度センサ
１５ 圧力センサ
１６ ベルクランク
１７ バケット近接スイッチ
１８ 運転席
１９ ステアリングホイール
２０ キースイッチ
２１ 表示装置
２２ 制御装置
２３ 演算部
２４ 表示制御部
２５ 記憶部
２６ 判定部
２７ 確定スイッチ
２８ 入力装置
２９ 表示画面
２９Ａ 第１の表示エリア
２９Ｂ 第２の表示エリア
３０ 計測表示値
３１ 累積荷重表示値
Ｗ０ 基準積載重量
Ｗ１ 定格積載重量

Claims (5)

1. 車体と、前記車体に搭載される運転室と、前記運転室内に設置される表示装置と、前記車体の前部に連結されるリフトアームと、前記リフトアームを上下方向に回動させるリフトアームシリンダと、前記リフトアームの先端に連結されるバケットと、前記バケットを上下方向に回動させるバケットシリンダと、前記表示装置の制御を行う制御装置と、を備えたホイールローダにおいて、
   前記制御装置は、
   前記バケットの積載重量を演算する演算部と、
   前記演算部で演算された積載重量の計測値を前記表示装置に計測表示値として表示する表示制御部と、
   オペレータによって任意に設定された基準積載重量を記憶する記憶部と、
   前記計測値と前記基準積載重量の大きさを比較する判定部とを備え、
   前記表示制御部は、前記計測値が前記基準積載重量を超えたときに、前記表示装置の表示画面の背景色を変化させて前記計測表示値を表示することを特徴とするホイールローダ。
2. 請求項１に記載のホイールローダにおいて、
   前記表示制御部は、前記リフトアームが所定角度になったときに、前記計測値を確定して前記表示装置に前記計測表示値として表示することを特徴とするホイールローダ。
3. 請求項１に記載のホイールローダにおいて、
   前記演算部は、前記バケットが空荷状態になる毎に前記計測値を累積加算して累積積載重量を演算し、
   前記表示制御部は、前記累積積載重量を前記表示装置に累積荷重表示値として表示すると共に、前記累積積載重量が前記ホイールローダの積込対象である運搬車両の定格積載重量を超えたときに、前記累積荷重表示値の表示形態を変化させることを特徴とするホイールローダ。
4. 請求項３に記載のホイールローダにおいて、
   前記計測表示値と前記累積荷重表示値は前記表示装置の表示画面に上下に分割されて表示されることを特徴とするホイールローダ。
5. 請求項３に記載のホイールローダにおいて、
   前記累積積載重量をクリアする確定スイッチを備えており、前記確定スイッチのオン／オフ動作はオペレータの操作によって行われることを特徴とするホイールローダ。