JP2021042523A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータの操作を補助して自動的に目標重量の積載物を積み込み可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、制御装置１２０を備える。制御装置１２０は、圧力センサおよび姿勢センサの検出結果に基づいて演算を行う中央処理装置１２１と、バケット１０２によって積み込む積載物の目標重量を記憶する記憶装置１２２とを備える。中央処理装置１２１は、バケット１０２に入っている積載物の重量を算出し、バケット１０２から排出された積載物の重量を積算して重量積算値を算出し、重量積算値と目標重量との差分に基づいてバケット１０２に入っている積載物の排出重量を算出し、排出重量に基づくバケットシリンダ１０４の制御量を算出する。【選択図】図１

Description

本開示は、作業機械に関する。

従来から建設機械を制御する技術に関し、特に建設機械を使って積み込み作業を行う際にオペレータを補助する技術に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された建設機械は、ブームと、前記ブームに取り付けられたバケットとを有し、ブーム操作レバーと、コントローラと、を備える（同文献、請求項１等を参照）。

前記ブーム操作レバーは、 ブームの上昇を指示するポジション、下降を指示するポジションおよび中立を指示するポジションをとり得る。前記コントローラは、前記ブーム操作レバーのポジションを検出して、検出されたポジションにしたがって前記ブームおよび前記バケットを制御する。 前記コントローラは、前記ブームを上昇させているときに、前記ブーム操作レバーに対して所定の操作が行われたことを検出すると、前記バケットをダンプさせるように制御する。

この従来の建設機械は、前記バケットのダンプエンドを検出するセンサをさらに備える場合がある（同文献、請求項４等を参照）。この場合、コントローラは、前記センサの出力によって前記バケットがダンプエンドのポジションになったことを検出すると、前記ダンプエンドポジションと他の所定のポジションとの間で前記バケットを往復させるように制御する。

この従来の建設機械によれば、オペレータは、ブームレバーを操作するだけで、自らが意図するタイミングでバケットをダンプさせることができる（同文献、第００３０段落等を参照）。また、コントローラがバケットの揺さぶりを数回行うことにより、バケット内部にこびりついた残土を排出することができる（同文献、第００３２段落等を参照）。

特開２００９−１９７４２５号公報

前記従来の建設機械のセミオートローディング機能により、バケットに入った積載物を、たとえばダンプトラックの荷台に積み込む場合を想定する。この場合、コントローラがバケットの揺さぶりを行って、バケット内部にこびりついた残土等の積載物をすべて排出する。これにより、バケットに入ったすべての積載物がダンプトラックの荷台に積載されることになる。

そのため、前記従来の建設機械は、セミオートローディング機能を継続するとダンプトラックの最大積載量を超過するおそれがある。これを回避するために、オペレータは、ダンプトラックの最大積載量よりも十分に少ない量の積載物が荷台に積載された時点でセミオートローディング機能を停止させ、通常の手動操作によって最大積載量を超過しないように注意しながら積載物を積み込む必要がある。

本開示は、オペレータの操作を補助して自動的に目標重量の積載物を積み込み可能な作業機械を提供する。

本開示の一態様は、リフトアームと、該リフトアームの先端部に設けられたバケットと、前記リフトアームを駆動するリフトシリンダと、前記バケットをチルトまたはダンプ駆動させるバケットシリンダと、前記リフトシリンダの圧力を検出する圧力センサと、前記リフトアームおよび前記バケットの姿勢を検出する姿勢センサと、前記リフトシリンダおよび前記バケットシリンダを制御する制御装置と、を備えた作業機械であって、前記制御装置は、前記圧力センサおよび前記姿勢センサの検出結果に基づいて演算を行う中央処理装置と、前記バケットによって積み込む積載物の目標重量を記憶する記憶装置とを備え、前記中央処理装置は、前記バケットに入っている前記積載物の重量を算出し、前記バケットから排出された前記積載物の前記重量を積算して重量積算値を算出し、前記重量積算値と前記目標重量との差分に基づいて前記バケットに入っている前記積載物の排出重量を算出し、前記排出重量に基づく前記バケットシリンダをダンプ駆動させる制御量を算出することを特徴とする作業機械である。

本開示の上記一態様によれば、オペレータの操作を補助して自動的に目標重量の積載物を積み込み可能な作業機械を提供することができる。

本開示の作業機械の実施形態１に係るホイールローダの側面図。 図１に示すホイールローダに搭載されるセンサと制御装置の機能ブロック図。 図１に示すホイールローダのリフトアームを上昇させたときの側面図。 図２に示す制御装置による自動積み込み制御のフロー図。 図４に示すパイロット圧指令Ｐｐｉを算出するためのマップ。 本開示の作業機械の実施形態２に係るホイールローダの機能ブロック図。 図６に示すパイロット圧指令Ｐｐｉを算出するためのマップ。 図６に示す制御装置による自動積み込み制御のフロー図。 本開示の作業機械の実施形態３に係るホイールローダの制御装置による自動積み込み制御のフロー図。 本開示の作業機械の実施形態４に係るホイールローダの記憶装置に記憶されたパイロット圧指令Ｐｐｉを算出するためのマップ。 本開示の作業機械の実施形態４に係るホイールローダの制御装置による自動積み込み制御のフロー図。 本開示の作業機械の実施形態５に係るホイールローダの機能ブロック図。

以下、図面を参照して本開示に係る作業機械の実施形態を説明する。

［実施形態１］
図１は、本開示に係る作業機械の一実施形態であるホイールローダ１００の側面図である。図２は、図１に示すホイールローダ１００に搭載される制御装置１２０等の機能ブロック図である。以下の説明では、図１に示すように、ホイールローダ１００の前後方向に平行なＸ軸、ホイールローダ１００の幅方向に平行なＹ軸、およびホイールローダ１００の高さ方向に平行なＺ軸からなる直交座標系に基づいて、ホイールローダ１００の各部を説明する場合がある。詳細については後述するが、本実施形態のホイールローダ１００は、次の構成を主な特徴としている。

本開示に係る作業機械の一実施形態であるホイールローダ１００は、リフトアーム１０１と、そのリフトアーム１０１の先端部に設けられたバケット１０２と、リフトアーム１０１を駆動するリフトシリンダ１０３と、バケット１０２をチルトまたはダンプ駆動させるバケットシリンダ１０４と、を備えている。また、ホイールローダ１００は、リフトシリンダ１０３の圧力を検出する圧力センサ１０５と、リフトアーム１０１およびバケット１０２の姿勢を検出する姿勢センサ１０６と、リフトシリンダ１０３およびバケットシリンダ１０４を制御する制御装置１２０と、を備えている。制御装置１２０は、圧力センサ１０５および姿勢センサ１０６の検出結果に基づいて演算を行う中央処理装置１２１と、バケット１０２によって積み込む積載物の目標重量Ｗｔを記憶する記憶装置１２２とを備えている。そして、中央処理装置１２１は、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂを算出する重量演算機能Ｆ１と、バケット１０２から排出された積載物の重量を積算して重量積算値Ｗｉを算出する重量積算機能Ｆ２とを有する。さらに、中央処理装置１２１は、重量積算値Ｗｉと目標重量Ｗｔとの差分に基づいてバケット１０２に入っている積載物の排出重量Ｗａを算出し、その排出重量Ｗａに基づくバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量を算出する制御量演算機能Ｆ３を有している。

以下、本実施形態のホイールローダ１００の構成を詳細に説明する。ホイールローダ１００は、前述のように、リフトアーム１０１と、バケット１０２と、リフトシリンダ１０３と、バケットシリンダ１０４と、圧力センサ１０５と、姿勢センサ１０６と、制御装置１２０と、を備えている。また、ホイールローダ１００は、たとえば、リンク機構１０７と、フレーム１１０と、タイヤ１１１と、運転室１１２と、エンジン室１１３と、エンジン１１４と、エンジン回転数センサ１１５と、油圧装置１１６と、を備えている。

なお、図１において、油圧装置１１６および制御装置１２０は、図示の便宜上、運転室１１２の後部に配置されている。しかし、油圧装置１１６および制御装置１２０の位置は特に限定されず、実際の油圧装置１１６および制御装置１２０の位置は、図１に示す位置とは異なる場合がある。また、図２に示す機能ブロック図において、圧力センサ１０５、姿勢センサ１０６、およびエンジン回転数センサ１１５は模式的に示されており、実際の配置とは異なっている。

リフトアーム１０１は、たとえば、ホイールローダ１００の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる一対の細長い板状の構造体が、長手方向の中間部でホイールローダ１００の幅方向（Ｙ軸方向）に延びる柱状の構造体によって連結された構成を有している。リフトアーム１０１の長手方向における一端は、回転軸１０１ａを介してフレーム１１０に連結されている。

リフトシリンダ１０３は、たとえば、リフトアーム１０１の下方側に、リフトアーム１０１の長手方向に沿って配置されている。たとえば、ホイールローダ１００の幅方向（Ｙ軸方向）に間隔をあけて、一対のリフトシリンダ１０３が設けられている。リフトシリンダ１０３は、シリンダのボトム側の端部が、リフトアーム１０１の回転軸１０１ａよりも下方側に設けられた回転軸１０３ａを介してフレーム１１０に連結されている。また、リフトシリンダ１０３は、ロッドの先端部が、回転軸１０３ｂを介してリフトアーム１０１の長手方向における中間部の下方部分に連結されている。

バケット１０２は、たとえば、リフトアーム１０１の長手方向において、フレーム１１０に連結された基端部と反対の先端部に、回転軸１０２ａを介して回動自在に連結されている。バケット１０２は、たとえば、リフトアーム１０１の一対の板状の構造体の先端部に、一対の回転軸１０２ａを介して回動自在に連結され、リフトアーム１０１の一対の板状の構造体の間に配置されたリンク機構１０７に、回転軸１０２ｂを介して連結されている。

バケットシリンダ１０４は、たとえば、ホイールローダ１００の幅方向（Ｙ軸方向）に間隔をあけて配置されたリフトアーム１０１の一対の板状の構造体の間に、リフトアーム１０１の長手方向に沿って配置されている。バケットシリンダ１０４は、シリンダのボトム側の端部が、リフトアーム１０１の回転軸１０１ａよりも前方側に設けられた回転軸１０４ａを介してフレーム１１０に連結されている。また、バケットシリンダ１０４は、ロッドの先端部が、回転軸１０４ｂを介してリンク機構１０７のベルクランクの一端に連結されている。

リンク機構１０７は、たとえば、ベルクランクと支持部とリンク部とを有している。ベルクランクは、たとえば、長手方向の一端が回転軸１０４ｂを介してバケットシリンダ１０４に連結され、長手方向の他端が回転軸１０７ａを介してリンク部に連結され、長手方向の中間部が回転軸１０７ｂを介して支持部に連結されている。支持部は、たとえば、リフトアーム１０１の一対の板状の構造体を連結する柱状の構造体に接続され、回転軸１０７ｂを介してベルクランクを揺動自在に支持している。リンク部は、長手方向の一端が回転軸１０７ａを介してベルクランクに連結され、長手方向の他端が回転軸１０２ｂを介してバケット１０２に連結されている。

圧力センサ１０５は、たとえば、リフトシリンダ１０３の内部の作動油の圧力を測定するボトム圧センサ１０５ａおよびロッド圧センサ１０５ｂを含む。ボトム圧センサ１０５ａは、リフトシリンダ１０３のボトム側、すなわちロッドと反対側に設けられ、ロッド圧センサ１０５ｂは、リフトシリンダ１０３のロッド側、すなわちボトム側と反対側に設けられている。ボトム圧センサ１０５ａおよびロッド圧センサ１０５ｂは、それぞれリフトシリンダ１０３の作動油の圧力を検出し、その検出結果に応じた信号を制御装置１２０へ出力する。

姿勢センサ１０６は、たとえば、リフトアーム角度センサ１０６ａと、ベルクランク角度センサ１０６ｂとを含む。リフトアーム角度センサ１０６ａは、たとえば、回転軸１０１ａを中心に上下に回動するリフトアーム１０１の角度を検出する。ベルクランク角度センサ１０６ｂは、たとえば、回転軸１０７ｂを中心に揺動するリンク機構１０７のベルクランクの角度を検出する。なお、姿勢センサ１０６は、角度センサに限定されない。たとえば、姿勢センサ１０６として、リフトアーム１０１およびバケット１０２の姿勢を検出可能な加速度センサなどを用いてもよい。

フレーム１１０は、ホイールローダ１００の各部を支持する構造体である。フレーム１１０の前方部分には、たとえば前述のように、リフトアーム１０１、リフトシリンダ１０３、バケットシリンダ１０４、およびホイールローダ１００の前輪を構成する一対のタイヤ１１１などが取り付けられている。フレーム１１０の後方部分には、ホイールローダ１００の後輪を構成する一対のタイヤ１１１が取り付けられている。また、フレーム１１０上には、運転室１１２およびエンジン室１１３が設けられている。

運転室１１２は、図示を省略するが、その内部に座席を備え、たとえば、操作レバー、操作ペダル、ステアリング、操作ボタン、タッチパネル、モニタ、計器、マイク、スピーカーなどの各種の機器や装置を収容している。ホイールローダ１００のオペレータは、運転室１１２に搭乗して上記各種の機器を用いてホイールローダ１００を操作する。操作レバーおよび操作ペダルは、たとえば、オペレータの操作量に応じた制御信号を油圧装置１１６に出力する。

エンジン室１１３は、たとえば、運転室１１２の後部に配置され、エンジン１１４を収容している。エンジン回転数センサ１１５は、エンジン１１４の回転数を検知して、検知結果に応じた信号を制御装置１２０へ出力する。エンジン１１４は、たとえば、油圧トランスミッション（Hydrostatic Transmission：ＨＳＴ）を介してホイールローダ１００のタイヤ１１１を駆動するとともに、油圧装置１１６の油圧ポンプを駆動する。

油圧装置１１６は、たとえば、パイロットバルブ１１６ａ、コントロールバルブ１１６ｂ、および図示を省略する油圧ポンプを備えている。パイロットバルブ１１６ａは、たとえば、制御装置１２０から出力される制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉに応じてパイロット圧を生成する。コントロールバルブ１１６ｂは、パイロット圧に応じて、リフトシリンダ１０３およびバケットシリンダ１０４の作動油の圧力を生成する。

制御装置１２０は、たとえば、ホイールローダ１００に搭載されたファームウェアやマイクロコントローラなどのコンピュータシステムであり、中央処理装置１２１と記憶装置１２２とを備えている。中央処理装置１２１は、圧力センサ１０５および姿勢センサ１０６の検出結果に基づいて演算を行うように構成されている。記憶装置１２２は、たとえば、圧力センサ１０５および姿勢センサ１０６の検出結果、バケット１０２によって積み込む積載物の目標重量Ｗｔ、ホイールローダ１００の各部の重量、各種のプログラムなどが記憶される。また、記憶装置１２２は、たとえば、後述する排出重量Ｗａのしきい値としてゼロが記憶されている。

図２に示すように、制御装置１２０は、たとえば、重量演算機能Ｆ１、重量積算機能Ｆ２、および制御量演算機能Ｆ３を有している。これらの各機能は、中央処理装置１２１ならびに記憶装置１２２に記憶された各種データおよびプログラム等によって実現されている。これら制御装置１２０の各機能については、後述する。

図３は、図１に示すホイールローダ１００のリフトアーム１０１を上昇させ、バケット１０２を運転室１１２側に最大限傾けてフルチルト状態にしたときの側面図である。

図１に示すように、リフトアーム１０１が下降した状態において、運転室１１２内のオペレータは、たとえば、操作レバーを操作してリフトアーム１０１を上昇させる操作を行う。すると、油圧装置１１６は、パイロットバルブ１１６ａによりオペレータの操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を発生させ、コントロールバルブ１１６ｂによりリフトシリンダ１０３内のボトム室に作動油を供給する。

これにより、リフトシリンダ１０３は、図１に示す状態からロッドが伸長し、リフトアーム１０１が回転軸１０１ａを中心に上方に回動し、バケット１０２が上昇する。リフトアーム１０１は、たとえば、図３に示す位置まで上方に回動させることができる。

また、図１に示すように、たとえば、バケット１０２の一方の外側面がおおむね水平な地面に平行な状態において、運転室１１２内のオペレータは、リフトアーム１０１の操作と同時またはその前に、操作レバーを操作してバケット１０２を運転室１１２側へ傾ける操作を行う。すると、油圧装置１１６は、パイロットバルブ１１６ａによりオペレータの操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を発生させ、コントロールバルブ１１６ｂによりバケットシリンダ１０４内のボトム室に作動油を供給する。

これにより、バケットシリンダ１０４は、図１に示す状態からロッドが伸長し、リンク機構１０７のベルクランクが回転軸１０７ｂを中心に回動し、バケット１０２が回転軸１０２ａを中心に運転室１１２側へ回動する。バケット１０２は、たとえば、図３に示す姿勢まで運転室１１２側へ回動させることができる。このように、バケット１０２を運転室１１２側に最大限に傾けた状態を、「フルチルト状態」という。また、図３に示すように、運転室１１２と反対側のバケット１０２の外側面と地面とのなす角を、「バケット角α」という。

また、図３に示すように、リフトアーム１０１が上昇した状態において、運転室１１２内のオペレータは、たとえば、操作レバーを操作してリフトアーム１０１を下降させる操作を行う。すると、油圧装置１１６は、パイロットバルブ１１６ａによりオペレータの操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を発生させ、コントロールバルブ１１６ｂによりリフトシリンダ１０３内のロッド室に作動油を供給する。

これにより、リフトシリンダ１０３は、図３に示す状態からロッドが収縮し、リフトアーム１０１が回転軸１０１ａを中心に下方に回動し、バケット１０２が下降する。リフトアーム１０１は、たとえば、図１に示す位置よりも下方まで回動させることができる。

また、図３に示すように、バケット１０２のフルチルト状態において、運転室１１２内のオペレータは、たとえば、リフトアーム１０１の操作と同時またはその前後に、操作レバーを操作してバケット１０２を運転室１１２と反対側、すなわちホイールローダ１００の前方へ向けて回動させる操作を行う。すると、油圧装置１１６は、パイロットバルブ１１６ａによりオペレータの操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を発生させ、コントロールバルブ１１６ｂによりバケットシリンダ１０４内のロッド室に作動油に供給する。

これにより、バケットシリンダ１０４は、図３に示す状態からロッドが収縮し、リンク機構１０７のベルクランクが回転軸１０７ｂを中心に回動し、バケット１０２が回転軸１０２ａを中心に運転室１１２とは反対側に回動する。バケット１０２は、たとえば、図１に示す姿勢よりも、さらに運転室１１２とは反対側へ回動させることができる。

以上のような一連の動作により、ホイールローダ１００は、たとえば、地表の土砂、砕石、積雪などの積載物をバケット１０２によってすくい取り、リフトアーム１０１によって持ち上げて運搬することができる。また、ホイールローダ１００は、バケット１０２で積載物をすくい取ってリフトアーム１０１によって持ち上げた状態で、バケット１０２を前方へ向けて回動させることで、バケット１０２に入った積載物をダンプトラックの荷台などに排出して積み込むことができる。

次に、本実施形態のホイールローダ１００の制御装置１２０による自動積み込み制御を説明する。図４は、図２に示す制御装置１２０による自動積み込み制御のフロー図の一例である。図２に示すように、制御装置１２０は、重量演算機能Ｆ１と、重量積算機能Ｆ２と、制御量演算機能Ｆ３とを備え、自動積み込み制御において、たとえば、図４に示す各処理を実行する。

制御装置１２０は、たとえばホイールローダ１００の起動後に、まず、初期化処理Ｐ１を実行する。初期化処理Ｐ１において、制御装置１２０は、中央処理装置１２１により、たとえば、積載物の重量積算値Ｗｉの初期値であるゼロを記憶装置１２２に記憶させる。また、初期化処理Ｐ１において、制御装置１２０は、中央処理装置１２１により、たとえば、積載物の目標重量Ｗｔを記憶装置１２２に記憶させる。

ここで、記憶装置１２２に記憶させる積載物の目標重量Ｗｔは、たとえば、ホイールローダ１００によってダンプトラックの荷台に積載物を積み込む場合、ダンプトラックの最大積載量以下の重量である。この目標重量Ｗｔは、たとえば、オペレータが、運転室１１２内に配置されたタッチパネルやその他の入力装置を操作することによって制御装置１２０に入力し、入力された情報を中央処理装置１２１が記憶装置１２２に記憶させるようにしてもよい。

次に、重量演算処理Ｐ２において、制御装置１２０の重量演算機能Ｆ１は、中央処理装置１２１により、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂを算出する。ここで、中央処理装置１２１は、たとえば、圧力センサ１０５、姿勢センサ１０６、およびエンジン回転数センサ１１５の各センサから出力されて記憶装置１２２に記憶された各センサの検出結果に基づいて演算を行う。より具体的には、中央処理装置１２１は、たとえば、各センサの検出結果である、リフトアーム角、ベルクランク角、リフトシリンダ１０３のボトム圧およびロッド圧、ならびにエンジン回転数などに基づいて、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂを算出する。

次に、制御開始判定Ｐ３において、制御装置１２０は、中央処理装置１２１により、自動積み込み制御を開始するための所定の制御開始操作が行われたか否かを判定する。具体的には、オペレータは、自動積み込み制御を開始するための制御開始操作として、たとえば、運転室１１２内に配置されたタッチパネルの自動積み込み制御開始ボタンを押下したり、操作レバーを所定の操作方法で操作したりする。中央処理装置１２１は、これらの制御開始操作が行われたか否かを判定する。

制御開始判定Ｐ３において、中央処理装置１２１は、制御開始操作が行われていないことを判定すると（ＮＯ）、制御開始判定Ｐ３を所定の周期で繰り返し実行する。この間、運転室１１２内のオペレータは、たとえば操作レバー等を操作して、ホイールローダ１００の通常の操作、すなわち手動操作を継続することができる。そして、運転室１１２のオペレータが所定の制御開始操作を行うと、制御開始判定Ｐ３において、中央処理装置１２１は、所定の制御開始操作が行われたことを判定し（ＹＥＳ）、重量比較処理Ｐ４を実行する。

重量比較処理Ｐ４において、制御装置１２０は、中央処理装置１２１により、記憶装置１２２に記憶された重量積算値Ｗｉと重量演算処理Ｐ２で算出した重量Ｗｂとの和Ｗｉ＋Ｗｂを算出し、その和Ｗｉ＋Ｗｂが目標重量Ｗｔより大きいか否かを判定する。重量比較処理Ｐ４において、中央処理装置１２１は、バケット１０２から排出した積載物の重量積算値Ｗｉとバケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂとの和Ｗｉ＋Ｗｂが、目標重量Ｗｔ以下であると判定すると（ＮＯ）、フルダンプ処理Ｐ５を実行する。

フルダンプ処理Ｐ５において、制御装置１２０は、中央処理装置１２１により、バケット１０２を最大限に運転室１１２と反対側すなわちホイールローダ１００の前方側に回動させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを油圧装置１１６へ出力する。すると、油圧装置１１６は、制御装置１２０から入力されたパイロット圧指令Ｐｐｉに応じてパイロット圧を発生させ、コントロールバルブ１１６ｂによりバケットシリンダ１０４内のロッド室に作動油に供給する。

これにより、バケットシリンダ１０４は、図３に示す状態からロッドが収縮し、リンク機構１０７のベルクランクが回転軸１０７ｂを中心に回動し、バケット１０２がフルチルト状態から回転軸１０２ａを中心に運転室１１２とは反対側に最大限回動する。その結果、バケット１０２に入った積載物がすべて排出され、たとえばダンプトラックの荷台に積み込まれる。このフルダンプ処理Ｐ５における一連の動作は、制御装置１２０によって自動的に行われる。フルダンプ処理Ｐ５の終了後、制御装置１２０は、重量積算処理Ｐ６を実行する。

重量積算処理Ｐ６において、制御装置１２０の重量積算機能Ｆ２は、中央処理装置１２１により、バケット１０２から排出された積載物の重量Ｗｂを積算して重量積算値Ｗｉを算出する。具体的には、中央処理装置１２１は、記憶装置１２２に記憶された重量積算値Ｗｉに、新たに排出されたバケット１０２に入った積載物の重量Ｗｂを加算した新たな重量積算値Ｗｉを算出して、記憶装置１２２に記憶させる。重量積算処理Ｐ６の終了後、制御装置１２０は、重量演算処理Ｐ２に戻る。オペレータは、たとえば手動操作を行ってバケット１０２により新たな掘削を行って積載物をすくい取り、リフトアーム１０１によってバケット１０２を持ち上げて、バケット１０２に積載物を入れた状態で積み込み位置まで運搬する。

一方、重量比較処理Ｐ４において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、バケット１０２から排出した積載物の重量積算値Ｗｉとバケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂとの和Ｗｉ＋Ｗｂが、目標重量Ｗｔより大きいと判定すると（ＹＥＳ）、残置重量算出処理Ｐ７を実行する。

残置重量算出処理Ｐ７は、現在バケット１０２に入っている積載物を排出した後に、積載物の重量積算値Ｗｉが目標重量Ｗｔを超えないようにするために、バケット１０２に残す積載物の残置重量Ｗｒを算出する処理である。残置重量算出処理Ｐ７において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、たとえば記憶装置１２２に記憶された以下の式（１）に基づいて、残置重量Ｗｒを算出する。

Ｗｒ＝Ｗｉ＋Ｗｂ−Ｗｔ （１）

すなわち、残置重量Ｗｒは、重量積算値Ｗｉとバケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂの和から目標重量Ｗｔを減算した重量である。換言すると、残置重量Ｗｒは、重量積算値Ｗｉと目標重量Ｗｔとの差分と、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂとから算出することができる。次に、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、排出重量算出処理Ｐ８を実施する。

排出重量算出処理Ｐ８は、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂと、重量積算処理Ｐ６で算出した残置重量Ｗｒに基づいて、バケット１０２から排出可能な積載物の重量である排出重量Ｗａを算出する処理である。排出重量算出処理Ｐ８において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、たとえば記憶装置１２２に記憶された以下の式（２）に基づいて、排出重量Ｗａを算出する。

Ｗａ＝Ｗｂ−Ｗｒ （２）

すなわち、排出重量Ｗａは、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂと残置重量Ｗｒとの差分である。次に、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、排出要否判定Ｐ９を実施する。排出要否判定Ｐ９は、排出重量Ｗａに基づいて、バケット１０２に入っている積載物の排出の要否を判定する処理である。前述のように、制御装置１２０の記憶装置１２２に、排出重量Ｗａのしきい値として、ゼロが記憶されている。排出要否判定Ｐ９において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、排出重量Ｗａがしきい値であるゼロより大きいと判定すると（ＹＥＳ）、制御量算出処理Ｐ１０を実施する。

制御量算出処理Ｐ１０において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、バケット１０２に入った積載物の全体の重量Ｗｂから、その一部である排出重量Ｗａの積載物を排出可能なバケットシリンダ１０４の制御量を算出する。中央処理装置１２１は、さらに、算出したバケットシリンダ１０４の制御量を油圧装置１１６に出力する。このバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量、すなわちパイロット圧指令Ｐｐｉの算出方法の一例については後述する。

これにより、油圧装置１１６により、制限ダンプ処理Ｐ１１が実行される。具体的には、油圧装置１１６は、制御装置１２０から入力された制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉに応じてパイロット圧を発生させ、コントロールバルブ１１６ｂによりバケットシリンダ１０４内のロッド室に作動油に供給する。これにより、バケットシリンダ１０４は、図３に示す状態からロッドが収縮し、リンク機構１０７のベルクランクが回転軸１０７ｂを中心に回動し、バケット１０２がフルチルト状態から回転軸１０２ａを中心に運転室１１２とは反対側に、すなわちバケットシリンダ１０４はバケット１０２をダンプする方向へ駆動されて、排出重量Ｗａの積載物を排出可能な角度で回動する。

その結果、バケット１０２に入った積載物の全体の重量Ｗｂの一部である排出重量Ｗａの積載物が排出され、たとえばダンプトラックの荷台に積み込まれる。この制限ダンプ処理Ｐ１１における一連の動作は、制御装置１２０によって自動的に行われる。制限ダンプ処理Ｐ１１の終了後、制御装置１２０は、残置重量演算処理Ｐ１２を実行し、排出重量算出処理Ｐ８に戻る。残置重量演算処理Ｐ１２は、制限ダンプ処理Ｐ１１の終了後に、重量演算処理Ｐ２と同様に、バケット１０２内に残置した積載物の重量Ｗｂを算出する処理である。

一方、排出要否判定Ｐ９において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１によって排出重量Ｗａがしきい値のゼロと等しいかまたはゼロより小さいと判定すると（ＮＯ）、ダンプ停止処理Ｐ１３を実行する。ダンプ停止処理Ｐ１３において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、バケットシリンダ１０４の駆動を停止させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを出力し、自動積み込み制御を終了する。これは、排出要否判定Ｐ９において排出重量Ｗａがゼロ以下の場合、すでに目標重量Ｗｔ以上の積載物の積み込みが終了しているためである。

次に、図５を参照して、制御量算出処理Ｐ１０におけるバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量の算出方法の一例を説明する。図５は、記憶装置１２２に記憶されたパイロット圧指令Ｐｐｉと排出重量Ｗａとの関係を規定するマップＭ１の一例である。より具体的には、記憶装置１２２は、たとえば、パイロット圧指令Ｐｐｉと排出重量Ｗａとの関係を規定する図５に示すようなグラフを、マップＭ１として記憶している。制御量算出処理Ｐ１０において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、たとえば、中央処理装置１２１により、図５に示すマップＭ１を参照し、排出重量Ｗａに基づいて、パイロット圧指令Ｐｐｉを決定する。

図５に示す例において、パイロット圧指令Ｐｐｉは排出重量Ｗａに正比例し、排出重量Ｗａが増加するほどパイロット圧指令Ｐｐｉが増加している。バケット１０２の回動速度、すなわちダンプ速度は、パイロット圧指令Ｐｐｉに比例する。すなわち、図５に示す例では、バケット１０２に入っている積載物の全体の重量Ｗｂと、バケット１０２に残置させる積載物の残置重量Ｗｒとの差が大きくなるにつれてダンプ速度を増加させ、積載物の全体の重量Ｗｂと残置重量Ｗｒとの差が小さくなるにつれてダンプ速度を減少させている。

以下、本実施形態のホイールローダ１００の作用を説明する。

前述のように、本開示の作業機械の一実施形態であるホイールローダ１００は、リフトアーム１０１と、そのリフトアーム１０１の先端部に設けられたバケット１０２と、リフトアーム１０１を駆動するリフトシリンダ１０３と、バケット１０２をチルトまたはダンプ駆動させるバケットシリンダ１０４と、を備えている。また、ホイールローダ１００は、リフトシリンダ１０３の圧力を検出する圧力センサ１０５と、リフトアーム１０１およびバケット１０２の姿勢を検出する姿勢センサ１０６と、リフトシリンダ１０３およびバケットシリンダ１０４を制御する制御装置１２０と、を備えている。制御装置１２０は、圧力センサ１０５および姿勢センサ１０６の検出結果に基づいて演算を行う中央処理装置１２１と、バケット１０２によって積み込む積載物の目標重量Ｗｔを記憶する記憶装置１２２とを備えている。そして、中央処理装置１２１は、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂを算出する重量演算機能Ｆ１と、バケット１０２から排出された積載物の重量を積算して重量積算値Ｗｉを算出する重量積算機能Ｆ２とを有する。さらに、中央処理装置１２１は、重量積算値Ｗｉと目標重量Ｗｔとの差分に基づいてバケット１０２に入っている積載物の排出重量Ｗａを算出し、その排出重量Ｗａに基づくバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量を出力する制御量演算機能Ｆ３を有している。

このような構成により、ホイールローダ１００は、たとえばダンプトラックの荷台に積載物を積み込む場合に、ダンプトラックの最大積載量を超過することなく、制御装置１２０による自動積み込み制御を行って、オペレータの操作を補助することができる。より具体的には、本実施形態のホイールローダ１００は、前述のように、制御装置１２０の記憶装置１２２に記憶させる目標重量Ｗｔを、たとえばダンプトラックの最大積載量以下の重量に設定することができる。

このように目標重量Ｗｔを設定した後、制御装置１２０の中央処理装置１２１は、前述のように、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂを算出する。また、中央処理装置１２１は、前述のように、バケット１０２から排出された積載物の重量を積算して重量積算値Ｗｉを算出する。さらに、中央処理装置１２１は、前述のように、重量積算値Ｗｉと目標重量Ｗｔとの差分に基づいてバケット１０２に入っている積載物の排出重量Ｗａを算出し、その排出重量Ｗａに基づくバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量を出力する。

すなわち、本実施形態のホイールローダ１００は、制御装置１２０の中央処理装置１２１により、ダンプトラックの荷台にすでに積み込んだ積載物の重量積算値Ｗｉと、最終的にダンプトラックの荷台に積み込むべき目標重量Ｗｔとの差分を算出することができる。そして、その重量積算値Ｗｉと目標重量Ｗｔとの差分が、バケット１０２に入っている積載物の全体の重量Ｗｂよりも小さい場合に、中央処理装置１２１によって、その差分以下の積載物の排出重量Ｗａを算出することができる。

これにより、ホイールローダ１００は、制御装置１２０による自動積み込み制御を行って、バケット１０２に入っている積載物の全体の重量Ｗｂの一部である排出重量Ｗａの積載物を排出してダンプトラックの荷台に積み込むことができる。したがって、本実施形態によれば、オペレータの操作を補助して、目標重量Ｗｔ、ひいてはダンプトラックの最大積載量を超過することなく、自動的に目標重量Ｗｔの積載物を積み込み可能なホイールローダ１００、すなわち作業機械を提供することができる。

また、本開示に係る作業機械の実施形態１であるホイールローダ１００は、制御装置１２０の記憶装置１２２に、排出重量Ｗａのしきい値としてゼロが記憶されている。そして、中央処理装置１２１は、排出重量Ｗａがしきい値であるゼロと等しいかゼロよりも小さい場合に、バケットシリンダ１０４の駆動を停止させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを出力する。

これにより、重量積算値Ｗｉが目標重量Ｗｔと等しいかそれ以上になり、排出重量Ｗａがゼロ以下になった場合に、制御装置１２０は、中央処理装置１２１によりバケット１０２に入った積載物を排出することなく、ダンプ停止処理Ｐ１３を実行することができる。これにより、たとえば、ホイールローダ１００の制御装置１２０による自動積み込み制御によりダンプトラックの荷台に積載物を積み込むときに、積載物の目標重量Ｗｔをダンプトラックの最大積載量以下の重量に設定することで、ダンプトラックに積み込まれる積載物の総重量がダンプトラックの最大積載量を超過するのを防止できる。

なお、記憶装置１２２は、排出重量Ｗａのしきい値としてゼロよりも大きい所定のしきい値が記憶されてもよい。これにより、制御装置１２０の中央処理装置１２１は、前述の排出要否判定Ｐ９において、排出重量Ｗａが所定のしきい値よりも大きいか否かを判定する。したがって、排出重量Ｗａのしきい値がゼロの場合よりも、制御装置１２０による自動積み込み制御の停止を早め、ホイールローダ１００による積載物の積み込み重量が、たとえばダンプトラックの最大積載量を超過するのを、より確実に防止することができる。

また、制御装置１２０は、重量積算処理Ｐ６において、ダンプトラックの荷台に積み込まれた積載物の重量を計測するダンプトラック側の重量計測システムと通信することで、中央処理装置１２１により重量積算値Ｗｉを補正してもよい。これにより、制御装置１２０の自動積み込み制御によって積み込む積載物の重量の精度をより向上させることが可能になる。

また、本実施形態のホイールローダ１００は、制御装置１２０の記憶装置１２２に、図５に示すように、排出重量Ｗａが減少するほど制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉが減少する関係が規定されたマップＭ１が記憶されている。そして、制御装置１２０の中央処理装置１２１は、排出重量Ｗａと図５に示すマップＭ１とに基づいて制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを決定する。

これにより、中央処理装置１２１による演算負荷を低減することができる。また、排出重量Ｗａが増加するほどパイロット圧指令Ｐｐｉが増加し、排出重量Ｗａが減少するほどパイロット圧指令Ｐｐｉが減少するように設定することで、バケット１０２を緩やかに停止させることができる。これにより、バケット１０２の慣性力を減少させ、ホイールローダ１００の安定性および安全性を向上させることができる。

なお、排出重量Ｗａとパイロット圧指令Ｐｐｉとの関係は、図５に示すような正比例の関係に限定されず、排出重量Ｗａが増加するほどパイロット圧指令Ｐｐｉが増加し、排出重量Ｗａが減少するほどパイロット圧指令Ｐｐｉが減少する関係であればよい。具体的には、図５に示す直線は、下に凸の指数関数であってもよい。この場合、バケット１０２に入っている積載物の全体の重量Ｗｂと、バケット１０２に残置させる積載物の残置重量Ｗｒとの差が小さくなるにつれてダンプ速度の変化が微小になるため、積載物の積み込み重量の精度をより向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、オペレータの操作を補助して自動的に目標重量の積載物を積み込み可能な作業機械を提供することができる。したがって、作業機械による積み込み作業を効率化することができ、たとえばダンプトラックの最大積載量の超過による積載量の再調整などが発生せず、作業機械の作業性を向上させることができる。

［実施形態２］
次に、本開示の作業機械の実施形態２について、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００の図１および図３を援用し、図６から図８を参照して説明する。図６は、本実施形態のホイールローダ１００に搭載されるセンサと制御装置１２０の機能ブロック図である。

本開示の作業機械の実施形態２に係るホイールローダ１００は、制御装置１２０の構成が、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００と異なっている。本実施形態のホイールローダ１００のその他の点は、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、制御装置１２０は、重量演算機能Ｆ１、重量積算機能Ｆ２、制御量演算機能Ｆ３に加えて、バケット角演算機能Ｆ４を備えている。

制御装置１２０のバケット角演算機能Ｆ４は、中央処理装置１２１により、姿勢センサ１０６から出力された情報に基づいて、フルチルト状態からの角度変位量であるバケット角αを算出する。また、本実施形態において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、バケット角αと、重量積算値Ｗｉと、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂとに基づいて、制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを算出する。

図７は、本実施形態のホイールローダ１００において、制御装置１２０の記憶装置１２２に記憶された、パイロット圧指令Ｐｐｉと排出重量Ｗａとの関係を示すマップＭ２である。より具体的には、記憶装置１２２は、たとえば、バケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉと、バケット１０２から部分的に排出する積載物の重量である排出重量Ｗａとの関係を規定する図７に示すようなグラフを、マップＭ２として記憶している。

図７に示すように、横軸を排出重量Ｗａ、縦軸をパイロット圧指令Ｐｐｉとするグラフにおいて、排出重量Ｗａとパイロット圧指令Ｐｐｉとの関係を示す直線の傾きは、フルチルト状態からの角度変位量であるバケット角αが小さいほど大きく、バケット角αが大きいほど小さくなっている。

図８は、本実施形態のホイールローダ１００の制御装置１２０による自動積み込み制御のフロー図である。図８に示すフロー図と、図４に示す実施形態１のフロー図との相違点は、排出要否判定Ｐ９と制御量算出処理Ｐ１０との間に、制御装置１２０が、図６に示すバケット角演算機能Ｆ４によりバケット角算出処理Ｐ１４を実行する点である。

バケット角算出処理Ｐ１４において、制御装置１２０のバケット角演算機能Ｆ４には、姿勢センサ１０６のリフトアーム角度センサ１０６ａおよびベルクランク角度センサ１０６ｂからリフトアーム角およびベルクランク角が入力される。中央処理装置１２１は、入力された情報に基づいて、図３に示すように、フルチルト状態からの角度変位量であるバケット角αを算出する。

次に、制御量算出処理Ｐ１０において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、これまでに排出した積載物の重量積算値Ｗｉと、バケット１０２に入っている積載物の重量Ｗｂと、バケット角αに基づいて、バケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを算出する。

より具体的には、制御量算出処理Ｐ１０において、中央処理装置１２１は、前述の実施形態１と同様に、重量Ｗｂと重量積算値Ｗｉに基づいて排出重量Ｗａを算出する。また、中央処理装置１２１は、記憶装置１２２に記憶された図７に示すマップＭ２を参照し、バケット角αに基づいて直線の傾きを決定し、その直線から排出重量Ｗａに対応するパイロット圧指令Ｐｐｉを求める。

このように、本開示に係る作業機械の実施形態２のホイールローダ１００は、制御装置１２０の記憶装置１２２に、排出重量Ｗａが減少するほど制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉが減少するマップＭ２が記憶されている。このマップＭ２は、バケット１０２のフルチルト状態からの角度変位量であるバケット角αが大きいほど、制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉが減少する関係が規定されている。そして、中央処理装置１２１は、排出重量Ｗａと図７に示すマップＭ２とに基づいて制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを決定する。

このような構成により、本実施形態のホイールローダ１００は、排出重量Ｗａが同一でも、フルチルト状態からの角度変位量であるバケット角αが相対的に大きい場合には、パイロット圧指令Ｐｐｉが相対的に小さくなる。これにより、積載物を排出するバケット１０２の回動速度、すなわちダンプ速度が相対的に低速になる。逆に、フルチルト状態からの角度変位量であるバケット角αが相対的に小さい場合には、パイロット圧指令Ｐｐｉが相対的に大きくなり、ダンプ速度が相対的に高速になる。

したがって、本実施形態のホイールローダ１００によれば、前述の実施形態１のホイールローダ１００と同様の効果を得られるだけでなく、次の効果を奏することができる。すなわち、本実施形態のホイールローダ１００によれば、フルチルト状態からの角度変位量であるバケット角αが相対的に大きい場合に、バケット角αが相対的に小さい場合よりもダンプ速度が低速になることで、バケット１０２に入った積載物の排出時に、積載物が急に落下するのを防止することができる。

［実施形態３］
次に、本開示の作業機械の実施形態３について、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００の図１および図３を援用し、図９を参照して説明する。

図９は、本実施形態のホイールローダ１００の制御装置１２０による自動積み込み制御のフロー図である。図９に示すフロー図と、図４に示す実施形態１のフロー図との相違点は、排出要否判定Ｐ９と制御量算出処理Ｐ１０との間に、制御装置１２０が、中央処理装置１２１により、制御終了判定Ｐ１５を実行する点である。本実施形態のホイールローダ１００のその他の点は、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本開示の作業機械の実施形態３に係るホイールローダ１００の制御装置１２０の中央処理装置１２１は、停止操作が入力された場合にバケットシリンダ１０４の駆動を停止させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉを出力する。具体的には、オペレータは、自動積み込み制御の停止操作として、たとえば、運転室１１２内に配置されたタッチパネルの停止ボタンを押下したり、操作レバーを所定の操作方法で操作したりする。

中央処理装置１２１は、制御終了判定Ｐ１５において、前述の停止操作が行われたか否かを判定する。制御終了判定Ｐ１５において、中央処理装置１２１は、終了操作が行われていないことを判定すると（ＮＯ）、実施形態１と同様に制御量算出処理Ｐ１０を実行する。一方、中央処理装置１２１は、制御終了判定Ｐ１５において、終了操作が行われたことを判定すると（ＹＥＳ）、実施形態１と同様にダンプ停止処理Ｐ１３を実行する。これにより、バケット１０２の排出動作、すなわちダンプ動作を停止するタイミングを、オペレータが決定できるようになり、積み込み量の微調整が容易になる。

［実施形態４］
次に、本開示の作業機械の実施形態４について、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００の図１および図３を援用し、図１０および図１１を参照して説明する。

本実施形態のホイールローダ１００は、記憶装置１２２に記憶された排出重量Ｗａとパイロット圧指令Ｐｐｉの関係を示すマップＭ３と、制御装置１２０による自動積み込み制御の処理フローが、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００と異なっている。本実施形態のホイールローダ１００のその他の点は、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１０は、本実施形態のホイールローダ１００において、制御装置１２０の記憶装置１２２に記憶された排出重量Ｗａとパイロット圧指令Ｐｐｉとの関係を示すマップＭ３である。図１０に示すように、記憶装置１２２に記憶されたマップＭ３は、たとえば、排出重量Ｗａを横軸とし、パイロット圧指令Ｐｐｉを縦軸とするグラフである。図１０に示すように、パイロット圧指令Ｐｐｉの値は、排出重量Ｗａが減少するにしたがって減少し、排出重量Ｗａが０で最小になる。しかし、パイロット圧指令Ｐｐｉの最小値は、０よりも大きい。

図１１は、本実施形態のホイールローダ１００の制御装置１２０による自動積み込み制御のフロー図である。図１１に示すフロー図と、図９に示す実施形態３のフロー図との相違点は、排出重量算出処理Ｐ８と制御終了判定Ｐ１５との間に、排出要否判定Ｐ９を実施しない点である。排出重量算出処理Ｐ８において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、中央処理装置１２１により、たとえば記憶装置１２２に記憶された前記式（２）に基づいて、排出重量Ｗａを算出する。

次に、制御終了判定Ｐ１５において、中央処理装置１２１は、前述の実施形態３と同様に、停止操作が行われたか否かを判定する。中央処理装置１２１は、制御終了判定Ｐ１５において、停止操作が行われたことを判定すると、制御量算出処理Ｐ１０を実行する。制御量算出処理Ｐ１０において、中央処理装置１２１は、制御量算出処理Ｐ１０において、制御装置１２０の制御量演算機能Ｆ３は、たとえば、中央処理装置１２１により、図１０に示すマップＭ３を参照し、排出重量Ｗａに基づいて、パイロット圧指令Ｐｐｉを決定する。

これにより、排出重量Ｗａがゼロ以下であっても、中央処理装置１２１は、パイロット圧指令Ｐｐｉの正の最小値を出力する。これにより、油圧装置１１６により、制限ダンプ処理Ｐ１１が実行され、バケット１０２が最低速度のダンプ速度でゆっくりと積載物の排出が継続され、残置重量演算処理Ｐ１２でバケット１０２内の積載物の重量Ｗｂが算出される。

そのため、オペレータは、運転室１１２内のモニタによって、目標重量Ｗｔ、重量積算値Ｗｉ、およびバケット１０２内の積載物の重量Ｗｂ等を参照しながら、重量積算値Ｗｉを微調整し、適当なタイミングで停止操作を行って、バケット１０２からの積載物の排出、すなわちダンプを停止することができる。

したがって、本実施形態のホイールローダ１００によれば、前述の実施形態１と同様の効果が得られるだけでなく、制御装置１２０による自動積み込み制御中に、重量積算値Ｗｉを確認しつつ、目標重量Ｗｔを超える重量の積載物を積み込むことが可能になる。これにより、たとえば、ホイールローダ１００による積載物の自動積み込み制御中に、ダンプトラックの荷台から積載物の一部がこぼれ落ちたような場合に、最初に設定した目標重量Ｗｔを超える積載物を積み込むなどの微調整が可能になる。

［実施形態５］
次に、本開示の作業機械の実施形態５について、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００の図１、図３および図４を援用し、図１２を参照して説明する。

図１２は、本実施形態のホイールローダ１００の制御装置１２０の機能ブロック図である。本実施形態のホイールローダ１００は、制御装置１２０が制御量選択機能Ｆ５を有する点で、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００と異なっている。本実施形態のホイールローダ１００のその他の点は、前述の実施形態１に係るホイールローダ１００と同様であるので、同様の部分には同様の符号を付して説明を省略する。

操作量検出装置１１７は、たとえば、運転室１１２内に配置された操作レバーであり、オペレータの操作量を検出し、オペレータの操作量に基づくバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉ’を制御装置１２０へ出力する。制御装置１２０の制御量選択機能Ｆ５は、中央処理装置１２１により、制御量演算機能Ｆ３で算出したパイロット圧指令Ｐｐｉと、操作量検出装置１１７から入力されたパイロット圧指令Ｐｐｉ’とを比較して、小さい方を選択する。さらに、中央処理装置１２１は、選択した制御量を、パイロット圧指令Ｐｐｉとして油圧装置１１６に出力する。

すなわち、本開示の作業機械の実施形態５に係るホイールローダ１００は、オペレータによって操作され、その操作に応じたバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉ’を制御装置１２０に出力する操作量検出装置１１７を備えている。そして、制御装置１２０の中央処理装置１２１は、制御量演算機能Ｆ３で排出重量Ｗａに基づいて算出した制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉと操作量検出装置１１７から入力された制御量であるパイロット圧指令Ｐｐｉ’のうち、小さい方を選択して出力する。

このような構成により、本実施形態のホイールローダ１００は、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。さらに、制御装置１２０による自動積み込み制御中に、オペレータがバケット１０２によるダンプの微調整を意図して操作レバーなどを操作すると、その操作量が操作量検出装置１１７によって検出される。

そして、オペレータの操作に基づくバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量、すなわちパイロット圧指令Ｐｐｉ’が、制御量演算機能Ｆ３で算出したパイロット圧指令Ｐｐｉよりも小さい場合は、オペレータの操作が優先される。したがって、本実施形態のホイールローダ１００によれば、制御装置１２０による自動積み込み制御によってバケット１０２から積載物を排出しているときに、オペレータの操作を優先した、より細やかな調整を行うことが可能になる。

一方、オペレータの操作に基づくバケットシリンダ１０４をダンプ駆動させる制御量、すなわちパイロット圧指令Ｐｐｉ’が、制御量演算機能Ｆ３で算出したパイロット圧指令Ｐｐｉよりも大きい場合は、制御量演算機能Ｆ３で算出したパイロット圧指令Ｐｐｉが優先される。したがって、本実施形態のホイールローダ１００によれば、制御装置１２０による自動積み込み制御によってバケット１０２から積載物を排出しているときに、重量積算値Ｗｉが目標重量Ｗｔを超過するのを防止できる。

以上、図面を用いて本開示に係る作業機械の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。たとえば、作業機械は、ホイールローダに限定されず、油圧ショベルなどの他の作業機械であってもよい。

１００ ホイールローダ（作業機械）
１０１ リフトアーム
１０２ バケット
１０３ リフトシリンダ
１０４ バケットシリンダ
１０５ 圧力センサ
１０６ 姿勢センサ
１１７ 操作量検出装置
１２０ 制御装置
１２１ 中央処理装置
１２２ 記憶装置
Ｍ１ マップ
Ｍ２ マップ
Ｍ３ マップ
Ｐｐｉ パイロット圧指令（排出重量に基づいて算出した制御量）
Ｐｐｉ’ パイロット圧指令（操作量検出装置から入力された制御量）
Ｗａ 排出重量
Ｗｂ バケットに入っている積載物の重量
Ｗｉ 重量積算値
Ｗｔ 目標重量
α バケット角（角度変位量）

Claims (6)

1. リフトアームと、該リフトアームの先端部に設けられたバケットと、前記リフトアームを駆動するリフトシリンダと、前記バケットをチルトまたはダンプ駆動させるバケットシリンダと、前記リフトシリンダの圧力を検出する圧力センサと、前記リフトアームおよび前記バケットの姿勢を検出する姿勢センサと、前記リフトシリンダおよび前記バケットシリンダを制御する制御装置と、を備えた作業機械であって、
   前記制御装置は、前記バケットによって積み込む積載物の目標重量を記憶し、前記圧力センサおよび前記姿勢センサにより検出された検出結果に基づいて前記バケットに入っている前記積載物の重量を算出し、算出された重量積算値と記憶された前記目標重量との差分に基づいて前記バケットに入っている前記積載物の排出重量を算出し、算出された前記排出重量に基づく前記バケットシリンダをダンプ駆動させる制御量を算出することを特徴とする作業機械。
2. 前記制御装置は、前記排出重量が減少するほど前記制御量が減少する関係が規定されたマップを記憶し、前記排出重量と前記マップとに基づいて前記制御量を決定することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
3. 前記マップは、前記バケットのフルチルト状態からの角度変位量が大きいほど前記制御量が減少する関係が規定されていることを特徴とする請求項２に記載の作業機械。
4. 前記制御装置は、前記排出重量のしきい値を記憶し、前記排出重量が前記しきい値よりも小さい場合に前記バケットシリンダの駆動を停止させる制御量を出力することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
5. 前記制御装置は、停止操作が入力された場合に前記バケットシリンダの駆動を停止させる制御量を出力することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
6. 前記バケットシリンダを操作する操作レバーと、前記操作レバーの操作量に応じて前記バケットシリンダの制御量を前記制御装置に出力する操作量検出装置を備え、
   前記制御装置は、前記排出重量に基づいて算出した前記制御量と前記操作量検出装置から入力された前記制御量とのうち、小さい方を選択して出力することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

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