JP5138438B2

JP5138438B2 - ホイールローダの積載荷重計測装置及び積載荷重計測方法

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Publication number: JP5138438B2
Application number: JP2008084527A
Authority: JP
Inventors: 勝簑島; 雅通上田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP2009236752A

Description

本発明は、ホイールローダの積載荷重計測装置及び積載荷重計測方法に関する。

ホイールローダがダンプトラック等に積み込む積載物の重量（積載荷重）を計測するための装置は知られている（特許文献１，特許文献２，特許文献３）。例えば、第１の文献（特許文献１）に記載の従来技術では、ブーム角度の上昇に伴って油圧シリンダの差圧を複数回サンプリングし、各回のサンプリング毎にバケットの荷重を算出する。そして、この従来技術では、算出された荷重の平均値を積算することにより、バケットによって積み込まれた積載物の総重量を検出する。
特開２００１−９９７０１号公報特開２００６−３３６３９０号公報実公平６−７３６号公報

従来技術では、ブーム角度が下側から上側に変化した場合に、一回の積込み作業が完了したものと判定し、この作業中に算出された荷重の平均値を積算する。従って、もしも、積込み作業に類似するブーム動作が、積込み作業に含まれている場合、その類似するブーム動作に対応して荷重が算出されてしまい、積算荷重に誤差を生じる。

このため、第１の特許文献に示される従来技術では、図３のＳ８及び段落００１３に示すように、算出された荷重をキャンセルするためのキャンセルスイッチを設けている。従って、従来技術では、通常の積込み動作に類似するブーム動作が作業に含まれている場合でも、類似するブーム動作により算出された荷重を手動で取り消すことができ、計測精度が低下するのを抑制することができる。

しかし、ホイールローダのオペレータは、誤って検出された荷重を毎回手動で取り消す必要があり、使い勝手が悪い。また、手動操作のため、いわゆるうっかりミス等により、手動による取消操作を忘れる可能性もある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的は、積載荷重を精度良く計測でき、使い勝手を向上できるようにしたホイールローダの積載荷重計測装置及び積載荷重計測方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る、先端にバケットが回動可能に設けられるブームと該ブームを回動させるブームシリンダとを備えるホイールローダの積載荷重を計測するための積載荷重計測装置は、ブームシリンダの圧力を検出する圧力検出部と、ブームの角度を検出するブーム角検出部と、圧力検出部により検出されるブームシリンダの圧力とブーム角検出部により検出されるブームの角度とに基づいて、ブームが上昇している所定期間にバケットの荷重を複数回検出する荷重検出部と、荷重検出部により検出される各荷重を一時記憶する第１記憶部と、第１記憶部に記憶される各荷重に基づいて積算荷重を更新するか否かを決定するための積算条件を設定する積算条件設定部と、積算条件設定部により設定される積算条件が満たされた場合には、第１記憶部に記憶される各荷重に基づいて、第２記憶部に記憶される積算荷重を更新させる積算部と、を備える。

積算部は、積算条件が満たされない場合に、第１記憶部に記憶される各荷重を消去させることができる。

積算条件設定部により設定される積算条件は、（１）所定期間内にブームの角度が予め設定される第１角度範囲に入った場合、（２）所定期間内にバケットの角度が予め設定される第２角度範囲に入った場合、（３）所定期間が予め設定される第１期間以上であり、かつ、所定期間の前後それぞれにおける第２期間内に荷重が検出されていない場合、のいずれか一つまたは複数であってもよい。

本発明の他の観点に従う、先端にバケットが回動可能に設けられるブームと該ブームを回動させるブームシリンダとを備えるホイールローダの積載荷重を計測するための積載荷重計測方法は、バケットの荷重を計測するための所定時期が到来したか否かを判定するステップと、所定時期が到来した場合は、所定時期の終了と判定されるまでの間、ブームシリンダの圧力とブームの角度とに基づいて、バケットの荷重を複数回検出し、検出される各荷重を第１記憶部にそれぞれ一時的に記憶させるステップと、各荷重に基づいて積算荷重を更新するか否かを決定するための積算条件が満たされたか否かを判定するステップと、積算条件が満たされたと判定された場合には、第１記憶部に記憶される各荷重に基づいて、第２記憶部に記憶される積算荷重を更新させるステップと、をそれぞれ実行する。

本発明によれば、予め設定される積算条件が満たされた場合に、検出された荷重に基づいて積算荷重を更新させるため、通常の積込み動作に類似する動作がホイールローダの作業内容に含まれている場合でも、類似動作により検出される荷重が積算荷重に加算されるのを自動的に防止することができる。これにより、計測精度を維持しつつ、使い勝手を向上させることができる。

本発明によれば、積算条件が成立しない場合に、第１記憶部に記憶されている各荷重を消去させるため、第１記憶部に無駄な荷重が記憶され続けるのを防止でき、第１記憶部の記憶領域を効率的に使用できる。

本発明によれば、ブーム角度、バケット角度及び所定期間にそれぞれ着目して設定される積算条件を用意するため、ホイールローダの作業内容に応じて適切な積算条件を一つまたは複数設定することができる。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、以下に述べるように、ブーム動作に応じてバケット荷重を自動計測する場合において、積込み動作と異なる類似動作によって積算荷重が更新されるのを自動的に防止する。積込み動作としては、例えば、飼料をダンプトラック等の荷台に積み込むための動作等を挙げることができる。類似動作としては、例えば、固められた飼料をバケットでほぐす動作等を挙げることができる。なお、図１は、本実施形態の全体を示す概念図である。図１は、本発明の理解及び実施のために本発明の概要を示しており、本発明の範囲は図１に示す構成に限定されない。

積載荷重計測装置１は、ホイールローダ２に設けられている。詳細は後述の実施例で明らかになるが、ホイールローダ２は、車体３と、車体３の前側に設けられるブーム４と、ブーム４の先端側に設けられるバケット５と、ブーム４を上下方向に回動させるためのブームシリンダ６等を備える。

積載荷重計測装置１（以下、計測装置１と略す場合がある）は、バケット５によって積み込まれる積載物の合計荷重を計測する装置である。計測装置１は、例えば、差圧検出部１Ａと、ブーム角検出部１Ｂと、荷重検出部１Ｃと、第１記憶部１Ｄと、積算条件設定部１Ｅと、積算部１Ｆと、第２記憶部１Ｇと、表示部１Ｈとを備える。

差圧検出部１Ａは、ブームシリンダ６のヘッド圧とボトム圧との差を検出するための回路である。ブーム角検出部１Ｂは、ブーム４の角度を検出するための回路である。図１では、簡略化して示すが、バケット５の角度を検出するためのバケット角検出部を設けることもできる。

荷重検出部１Ｃは、ブームシリンダ６の差圧とブーム角とに基づいて、所定期間中に、バケット５に積み込まれた積載物の荷重を複数回検出する。つまり、荷重検出部１Ｃは、所定期間内に差圧等を複数回サンプリングし、各回のサンプリングにおける荷重をそれぞれ検出する。検出された荷重は、第１記憶部１Ｄに記憶される。

積算条件設定部１Ｅは、積算荷重を更新するか否かを決定するための積算条件を、積算部１Ｆに設定する。積算条件としては、例えば、（１）所定期間（サンプリング時間）に検出されたブーム角度が予め設定された第１角度範囲に入った場合、（２）所定期間内に検出されたバケット角度が予め設定される第２角度範囲に入った場合、（３）所定期間が予め設定される第１期間以上であり、かつ、所定期間の前後それぞれにおける第２期間内に荷重が検出されていない場合のように設定可能である。

積算部１Ｆは、一回の積込み作業における所定期間が終了すると、積算条件が成立したか否かを判定する。積算条件が成立した場合、つまり、積算条件が満たされた場合、積算部１Ｆは、第１記憶部１Ｄに記憶された各荷重に基づいて、第２記憶部１Ｇに記憶される積算荷重を更新させる。例えば、積算部１Ｆは、一回の積込み作業において検出され記憶された各荷重の平均値を算出し、この平均荷重を積算荷重に加算する。

表示部１Ｈは、例えば、いま検出された荷重、各荷重の平均値、積算荷重、積算条件を表示させる。オペレータは、表示部１Ｈの表示内容に基づいて、積算条件や積算荷重等を確認することができる。

このように構成される本実施形態によれば、例えば、固く締められた飼料をバケット５でほぐし、そのほぐした飼料をダンプトラックに積み込むというような作業において、ほぐし作業により検出された荷重が積算荷重に加算されるのを自動的に防止し、計測精度を維持しつつ使い勝手を向上できる。

以下、本発明の実施例を説明する。まず、図２は、本実施例によるホイールローダ１０の作業工程を示す説明図である。図２（ａ）は、作業現場の構成を示す。この作業現場は、例えば、ホイールローダ１０と、ダンプトラック２０と、飼料積込み場３０とを備えている。ホイールローダ１０の構成は図３と共に後述する。飼料積込み場３０には、例えば、サイレージのような固く締められた飼料３１が収容されている。

図２（ｂ）に示すように、オペレータは、ブーム５１を上下に回動させることにより、バケット５２の先端で飼料３１をほぐす。図２（ｃ）に示すように、オペレータは、ほぐされた飼料３１Ａの一部をバケット５２ですくい取り、後退する。

図２（ｄ）に示すように、オペレータは、ダンプトラック２０に近づきながらブーム５１をダンプトラック２０の荷台２１よりも高く持ち上げる。図２（ｅ）に示すように、オペレータは、バケット５２を傾けることにより、ダンプトラック２０の荷台２１に飼料３１Ａを投入する。オペレータは、バケット５２内の飼料３１Ａを荷台２１に投下した後で後退し、飼料積込み場３０に戻る。

オペレータは、上述の飼料をほぐす工程、ほぐした飼料をすくい取る工程、ダンプトラック２０に飼料を積み込む工程と繰り返す。なお、ほぐし作業とダンプトラック２０への積込み作業とは必ずしも一対一で対応するとは限らない。一回のほぐし作業で多量の飼料をほぐすことができる場合も考えられるためである。

図３は、ホイールローダ１０の側面図である。ホイールローダ１０は、例えば、車体１１と、車体１１の前後にそれぞれ設けられる左右一対のタイヤ１２と、車体１１の後方に設けられる機械室１３と、車体１１の前方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とを備えている。

車体１１は、後部車体１１Ｃと、前部車体１１Ａと、後部車体１１Ｃと前部車体１１Ａとを連結する連結部１１Ｂとを備える。

機械室１３は、エンジンや油圧ポンプ等を収容する。作業機１４は、例えば、前部車体１１Ａ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５１と、このブーム５１の先端に回動可能に設けられるバケット５２と、ブーム５１を上下方向に回動させるためのブームシリンダ５３と、バケット５２を回動させるためのバケットシリンダ５４とを備える。

図２で述べたように、オペレータは、バケット５２内に飼料を積み込んだ状態で、ダンプトラック２０に近づき、バケット５２を荷台２１の上方に位置させる。そして、オペレータは、バケット５２を下向きに回動させることにより、バケット内の飼料を荷台２１に投下させる。

図４は、図１に示される積載荷重計測装置１の詳細な構成をブロック図として示した図面である。以下、計測装置１とも呼ぶ。この計測装置１は、例えば、制御装置１１０と、各種センサ類１２０と、表示装置１３０とを備える。

センサ類１２０は、後述の各検出器（センサ）１２１〜１２４及びスイッチ１２５を総称したものである。ブーム角度検出器１２１は、例えば、ポテンショメータ等で構成されており、ブーム５１の角度を検出して電気信号を出力する。バケット角度検出器１２２も、例えば、ポテンショメータ等として構成されており、バケット５２の角度を検出して電気信号を出力する。

ヘッド圧検出器１２３は、ブームシリンダ５３のヘッド圧を検出して電気信号を出力するものである。ボトム圧検出器１２４は、ブームシリンダ５３のボトム圧を検出して電気信号を出力するものである。設定用スイッチ１２５は、荷重積算条件（単に積算条件と呼ぶ場合もある）を設定するための手動スイッチである。

表示装置１３０は、例えば、積算荷重表示部１３１と、荷重表示部１３２と、積算条件表示部１３３とを備える。表示装置１３０は、作業中に検出される各サンプリング時の平均荷重、荷重の積算値（積算荷重）、荷重を積算するための条件をそれぞれ個別に表示することができる。なお、各表示部１３１〜１３２毎にそれぞれ個別の液晶表示器等を用意しても良いし、あるいは、単一の液晶ディスプレイパネル上に荷重や積算荷重等を個別に表示させてもよい。

制御装置１１０は、例えば、演算処理装置１１１（以下、ＣＰＵ１１１）と、不揮発性メモリ１１２と、入力回路１１３とを備える。ＣＰＵ１１１は、内部メモリ１１１Ａ（キャッシュメモリ１１１Ａ）及びタイマ１１１Ｂを備える。内部メモリ１１１Ａには、各サンプリング時の荷重Ｄ１が記憶される。

不揮発性メモリ１１２は、例えば、フラッシュメモリデバイス等から構成され、積算荷重Ｄ２と、特性図Ｔ１と、各機能２１０〜２３０をそれぞれ実現するためのプログラム等が記憶される。特性図Ｔ１については、図６と共に後述する。

荷重検出部２１０は、ブーム５１が上昇している間に、ブームシリンダ５３の差圧等に基づいてバケット５２の荷重を検出する機能である。積算条件設定部２２０は、荷重を積算するか否かを制御するための条件を設定する機能である。積算部２３０は、積算条件を満たす場合にのみ、検出された荷重を積算荷重に反映させて、積算荷重の値を更新させる機能である。

入力回路１１３は、各種センサ類１２０からの電気信号を受信するためのインターフェース回路である。

図５は、積込み動作が開始された初期状態における、ブーム５１の角度を模式的に示す説明図である。ブーム５１の回動支点５１Ａとバケット５２の回動支点５２Ａとを結ぶ線Ａ１−Ａ１が、地面（水平面）Ｈに対して平行となる場合を基準とする。

ブーム５１が基準線Ａ１−Ａ１よりも下側にθだけ回動した位置を、本実施例では、積込み開始の初期位置として検出する。θの値は、例えば、１０度である。しかし、この値は一例であって、本発明を限定するものではない。

ブーム５１の回動支点５１Ａとバケット５２の回動支点５２Ａとを結ぶ線Ａ２−Ａ２が、基準線Ａ１−Ａ１からθだけ反時計回りに回動した位置よりも上側に位置する場合に、積込み動作の開始であると判定できる。なお、図５に示す定義は一例であって、本発明はこれに限定されない。

つまり、本実施例では、ブーム５１が線Ａ２−Ａ２よりも時計回り方向に回動する場合に、積込み動作の開始であると判定する。積込み動作の終了は、ブーム５１の回動が停止することによって検出される。但し、ブーム５１が下方から上方に回動する場合であっても、その動作が常に積込み動作を示すという保証はない。上述のように、積込み対象物をほぐすためにブーム５１を上下動させる場合もあるためである。

図６は、特性図Ｔ１の構成を示す説明図である。特性図Ｔ１は、バケット５２の積載率毎に、ブーム角度θとシリンダ差圧ΔＰとの関係を示す。図６には、標準積載物を全く積み込んでいない場合（０％）、半分だけ積み込んだ場合（５０％）、満杯まで積み込んだ場合（１００％）の特性線がそれぞれ示されている。従って、ブームシリンダ５３の差圧とブーム角度θとが求まれば、そのときのバケット荷重を検出できる。

図７は、積載条件を設定するための処理を示す。オペレータは、例えば、設定用スイッチ１２５を操作することにより、積載条件を入力するためのメニュー画面Ｇ１を表示装置１３０に表示させることができる（Ｓ１０）。

メニュー画面Ｇ１には、例えば、それぞれ異なる積載条件を設定するための、複数のメニューが表示される。オペレータは、複数のメニューの中からいずれか一つのメニューを選択し（Ｓ１１）、積載条件を設定する（Ｓ１２）。制御装置１１０は、設定された積載条件を不揮発性メモリ１１２内の積算条件設定部２２０に記憶する（Ｓ１３）。制御装置１１０は、積載条件の設定が完了したか否かを判定し（Ｓ１４）、設定が完了していない場合（S14:NO）、Ｓ１１に戻る。従って、オペレータは、異なる複数の積算条件を設定できる。

図７の下側に示すように、メニュー画面Ｇ１には、例えば、第１の積算条件メニューＧ２と、第２の積算条件メニューＧ３と、第３の積算条件メニューＧ４とがそれぞれ表示される。各積算条件を組み合わせて使用することもできるし、いずれか一つの積算条件のみを使用することもできる。

図８（ａ）は、第１の積算条件メニューＧ２が選択された場合の画面例である。第１の積算条件は、バケット荷重をサンプリングする期間（所定期間）内に、ブーム５１の角度が、予め設定された有効ブーム角度範囲に入ったことを、積算の条件とする。オペレータは、ブーム角度の下限値を設定する。画面には、ブーム５１の現在角度を表示させることができる。

ブーム角度の下限値には、ダンプトラック２０への積込み動作と、類似動作（本実施例では、飼料をほぐす動作）とを区別するための閾値が設定される。

具体例を挙げて説明する。例えば、飼料をほぐす動作では、オペレータは、ブーム５１を、地上から２．５メートルの高さまで回動させるとする。これに対し、飼料をダンプトラック２０に積み込む動作では、オペレータは、ブーム５１を地上から３メートルの高さまで回動させるとする。

つまり、固められた飼料の高さが約２．５メートルであり、ダンプトラック２０の荷台２１の上部の高さが約３メートルであるとする。この場合、オペレータは、ブーム５１の高さが３メートルになる場合のブーム角度を、下限値として、設定する。

従って、第１の積算条件の場合、バケット荷重のサンプリングが終了した時点で、ブーム角度の最大値が下限値を超えていたときには、荷台２１へ飼料が積み込まれた場合であると判定することができる。

例えば、ブーム角度が下限値を超えた場合に、第１の積算条件を満たしたことを示す第１フラグをセットしておけば、バケット荷重のサンプリング終了後に、第１フラグのセット状態に基づいて、第１の積算条件が成立したか否かを判定できる。あるいは、バケット荷重のサンプリング時のブーム角度をそれぞれ記憶しておき、サンプリング終了後に、ブーム角度が下限値を超えたか否かを判定することもできる。

図８（ｂ）は、第２の積算条件メニューＧ３が選択された場合の画面例である。第２の積算条件は、バケット荷重のサンプリング時間内に、バケット５２の角度が、予め設定された有効バケット角度範囲に入ったことを、積算の条件とする。オペレータは、バケット角度の上限値を設定する。画面には、バケット５２の現在の角度も表示させることができる。

例えば、バケット５２内の飼料をダンプトラック２０の荷台２１に投下するために、バケット角度を−３５度以上回動させる必要があるとする。この場合、オペレータは、バケット角度の上限値として−３５度を設定する。

バケット５２が地面と水平な場合のバケット角度を０度とし、反時計回りに（下向きに）回動すると、バケット角度がマイナスの値になるものとする。固められた飼料をバケット５２でほぐすだけの場合、バケット５２の角度を大きく変化させる必要はない。これに対し、荷台２１の上方で飼料を落下させる場合、バケット５２を大きく下方に回動させる必要がある。そこで、バケット５２内の飼料を落下させるために必要なバケット角度を、バケット角度上限値として設定しておくことにより、積込み動作が行われたか否かを判定できる。

図８（ｃ）は、第３の積算条件メニューＧ４が選択された場合の画面例である。第３の積算条件は、バケット荷重のサンプリングの時間が予め設定されるサンプリング時間以上であり、かつ、前記サンプリング時間の前後それぞれにおける時間内に、バケット荷重が検出されていない場合である。

本実施例では、図８（ｃ）に示すように、サンプリング時間の値を１０秒として設定する。通常の積込み作業の場合、ブーム５１は下方から上方まで大きく回動し、ブーム５１が回動する間にバケット５２の荷重が複数回検出される。従って、積込み動作の場合は、ブーム回動時間（つまり、バケット荷重のサンプリング時間）が比較的長くなる。

これに対し、ほぐし動作の場合は、積込み作業よりも小さな範囲内で、ブーム５１を上下動させる。従って、ほぐし動作の場合は、バケット荷重のサンプリング時間は比較的短くなる。そこで、本実施例では、設定されたサンプリング時間以上であって、かつ、前記サンプリング時間の前後の時間にバケット荷重が検出されていない場合に、通常の積込み動作として判定する。

図２で説明したように、通常の積込み動作の場合、オペレータは、ブーム５１を下方から上方まで大きく回動させて飼料をすくい取り、方向を変えてダンプトラック２０に近づき、荷台２１の上方でバケット５２を回動させる。図５のＡ２−Ａ２から時計回りにブーム５１が回動し始めると、バケット荷重のサンプリングが開始される。

従って、通常の積込み動作の場合、サンプリングが完了すれば、バケット荷重が検出されることはない。つまり、ホイールローダ１０は、バケット５２を高く持ち上げたままで、ダンプトラック２０に近づくため、第２期間が経過するまでの間に、次の荷重計測を行うことはない。

これに対し、ほぐし動作の場合、オペレータは、比較的短い周期で、ブーム５１を下方と上方の間で往復させる。従って、ほぐし作業の場合は、比較的短い間隔で、バケット荷重のサンプリングが繰り返される。

そこで、図８（ｃ）に示す第３の積算条件では、バケット荷重のサンプリング時間が所定時間以上であり、かつ、サンプリング時間の前後それぞれにおける時間内にバケット荷重が検出されていない場合に、通常の積込み動作であると判定する。

図９は、積載荷重を計測する処理を示すフローチャートである。積載荷重とは、ホイールローダ１０によってダンプトラック２０に積み込まれた総重量である。

積載荷重計測装置１は、バケット荷重を計測するための開始条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２０）。図５で述べたように、ブーム５１がＡ２−Ａ２線の位置から時計回りに回動を開始した場合、バケット荷重の計測開始条件が成立する（S20:YES）。

計測開始条件が成立すると、計測装置１は、ブーム角度とブームシリンダ５３の差圧とに基づいて、バケット荷重を計測し、その計測結果（Ｄ１）を内部メモリ１１１Ａに記憶させる（Ｓ２１）。計測装置１は、バケット荷重の計測を終了させるための終了条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２２）。計測装置１は、ブーム５１の回動が停止した場合に、バケット荷重の計測を終了させる（S22:YES）。このように、計測装置１は、ブーム５１が下方から上方に回動する間に、バケット荷重を繰り返し計測して、記憶する。

計測装置１は、バケット荷重のサンプリング数が予め設定された所定数以上であるか否かを判定する（Ｓ２３）。Ｓ２１で得られたバケット荷重の計測値の数が所定数未満の場合（S23:NO）、計測装置１は、内部メモリ１１１Ａに記憶されたバケット荷重（サンプリングデータ）を消去し（Ｓ２４）、Ｓ２０に戻る。

所定数は、正確な荷重を算出するために必要最低限のデータ数として設定される。従って、Ｓ２１で得られるバケット荷重の計測値が所定数に満たない場合（S23:NO）、計測装置１は、内部メモリ１１１Ａに蓄積された計測値を破棄し（Ｓ２４）、計測をやり直す（Ｓ２０）。

Ｓ２１で得られた計測値の数が所定数以上の場合（S23:YES）、計測装置１は、タイマ１１１Ｂの値に基づいて、計測終了時刻を記憶する（Ｓ２５）。計測終了時刻とは、Ｓ２１でのバケット荷重の計測（サンプリング）が終了した時刻である。

計測装置１は、オペレータにより設定された積算条件を不揮発性メモリ１１２から読み出し（Ｓ２６）、積算条件が満たされているか否かを判定する（Ｓ２７）。Ｓ２７の詳細は、図１０と共に後述する。

積算条件が満たされない場合（S27:NO）、計測装置１は、内部メモリ１１１Ａに記憶されている計測値を消去し（Ｓ２８）、Ｓ２０に戻る。積算条件が不成立の場合は（S27:NO）、通常の積込み動作以外の別の動作に基づいて、バケット荷重が計測された場合であるためである。

積算条件が成立した場合（S27:YES）、計測装置１は、内部メモリ１１１Ａに記憶されている複数の計測値に基づいて、積算用の荷重を算出する（Ｓ２９）。例えば、計測装置１は、各計測値の平均値を算出し、この平均値を積算用の荷重とする。

計測装置１は、積算用の荷重を不揮発性メモリ１１２に記憶されている積算荷重（Ｄ２）に加算し、積算荷重の値を更新させる（Ｓ３０）。そして、計測装置１は、内部メモリ１１１Ａに記憶されている各計測値を消去し（Ｓ３１）、処理を終了させるか否かを判定する（Ｓ３２）。

積載荷重の計測処理を完了させる場合（S32:YES）、本処理は終了する。積載荷重の計測処理を続ける場合（S32:NO）、Ｓ２０に戻る。

図１０は、図９中にＳ２７で示されている、積算条件の成立を判定するための処理のフローチャートである。ここでは、図８で述べた３つの積算条件が全て設定されている場合を説明する。

計測装置１は、バケット荷重の計測期間中（サンプリング時間中）におけるブーム角度を取得し（Ｓ４０）、サンプリング時間におけるブーム角度が図８（ａ）に示す有効ブーム角度範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ４１）。

なお、上述の通り、サンプリング時間中におけるブーム角度やバケット角度を全て一時的に記録する構成でもよいし、ブーム角度やバケット角度が有効範囲に入ったことを示すフラグを使用する構成でもよい。

サンプリング時間中のブーム角度が有効範囲内に入っている場合（S41:YES）、計測装置１は、サンプリング時間中のバケット角度が図８（ｂ）に示す有効バケット角度範囲に入っているか否かを判定する（Ｓ４３）。

サンプリング時間中のバケット角度が有効範囲内にある場合（S43:YES）、計測装置１は、サンプリング時間の長さを取得する（Ｓ４４）。計測装置１は、サンプリング時間の長さが予め設定される所定時間以上であるか否かを判定する（Ｓ４５）。

サンプリング時間が所定時間以上の場合（S45:YES）、計測装置１は、そのサンプリング時間の前後にそれぞれ位置する時間内において、荷重が検出されていないかどうかを判定する（Ｓ４６）。

サンプリング時間の前後にそれぞれ位置する時間内で荷重が検出されていない場合（S46:YES）、計測装置１は、積算条件が成立したと判定する（Ｓ４７）。これにより、図９中のＳ２７は「ＹＥＳ」と判定する。

これに対し、Ｓ４１，Ｓ４３，Ｓ４５，Ｓ４６のいずれかで「ＮＯ」と判定された場合、計測装置１は、積算条件が成立していないと判定する（Ｓ４８）。つまり、サンプリング時間中のブーム角度が有効ブーム角度範囲内に無い場合（S41:NO）、または、サンプリング時間中のバケット角度が有効バケット角度範囲内に無い場合（S43:NO）、または、サンプリング時間が第１期間よりも短い場合（S45:NO）、または、サンプリング時間の前後の第２期間内で荷重が計測された場合（S46:NO）、のいずれかの場合である。これにより、図９中のＳ２７は「ＮＯ」と判定する。

このように、複数の積算条件が設定されている場合、全ての積算条件が満たされたときに、計測された荷重で積算荷重が更新される。これに対し、いずれか一つの積算条件でも満たされていないときは、計測された荷重は内部メモリ１１１Ａから破棄され、積算荷重は更新されない。

以上詳述した通り、本実施例では、ブーム５１の回動中にバケット５２の荷重を複数回サンプリングしておき、予め設定される積算条件が満たされた場合にのみ、サンプリングされた荷重で積算荷重を更新させる。

従って、例えば、飼料をほぐす動作と、ほぐされた飼料をダンプトラック２０に積み込む動作とのように、一連の作業内容に、通常の積込み動作に類似する動作が含まれている場合であっても、積込み動作を自動的に検出して積載荷重を計測することができ、使い勝手が向上する。

本実施例では、ブーム角度、バケット角度、サンプリング時間という複数の観点に基づいて、それぞれ異なる積算条件を設定することができる。従って、作業内容に適した積算条件を設定することができる。

なお、本発明は、上述した各実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、３つの積算条件を設定する場合を述べたが、本発明はこれに限らず、いずれか１つまたは２つの積算条件を設定する構成でもよい。
また、前記実施例では、ブーム角度、バケット角度、サンプリング時間の３つの観点で積込み動作であるか否かを判別する場合を述べたが、これら以外の他の観点（例えば、車速や作動油圧等）と組み合わせる構成でもよい。
さらに、前記実施例では、通常の積込み動作に類似する動作として、飼料をほぐす動作を例に挙げて説明したが、これに限らず、他の類似動作を識別することもできる。

本実施例の全体概要を示す説明図。作業内容を示す説明図。ホイールローダの側面図。積載荷重計測装置のブロック図。ブーム角度の基準及び荷重計測の開始角度を示す説明図。ブーム角度とシリンダ差圧及び積載率との関係を示す特性図。荷重を積算するための条件を設定するフローチャート。積算条件の設定方法を示す画面例。積算荷重計測処理のフローチャート。図９中のＳ２１の詳細を示すフローチャート。

符号の説明

１：積載荷重計測装置、１Ａ：差圧検出部、１Ｂ：ブーム角検出部、１Ｃ：荷重検出部、１Ｄ：第１記憶部、１Ｅ：積算条件設定部、１Ｆ：積算部、１Ｇ：第２記憶部、１Ｈ：表示部、２：ホイールローダ、３：車体、４：ブーム、５：バケット、６：ブームシリンダ、１０：ホイールローダ、１１：車体、１１Ａ：前部車体、１１Ｂ：連結部、１１Ｃ：後部車体、１２：タイヤ、１３：機械室、１４：作業機、１５：運転室、２０：ダンプトラック、２１：荷台、３０：飼料積込み場、３１：飼料、３１Ａ：ほぐされた飼料の一部、５１：ブーム、５１Ａ，５２Ａ：回動支点、５２：バケット、５３：ブームシリンダ、５４：バケットシリンダ、１００：積載荷重計測装置、１１０：制御装置、１１１：演算処理装置、１１１Ａ：内部メモリ、１１１Ｂ：タイマ、１１２：不揮発性メモリ、１１３：入力回路、１２０：センサ類、１２１：ブーム角度検出器、１２２：バケット角度検出器、１２３：ヘッド圧検出器、１２４：ボトム圧検出器、１２５：設定用スイッチ、１３０：表示装置、１３１：積算荷重表示部、１３２：荷重表示部、１３３：積算条件表示部、２１０：荷重検出部、２２０：積算条件設定部、２３０：積算部

Claims

先端にバケット（５，５２）が回動可能に設けられるブーム（４，５１）と該ブームを回動させるブームシリンダ（６，５３）とを備えるホイールローダ（２，１０）の積載荷重を計測するための積載荷重計測装置であって、
前記ブームシリンダの圧力を検出する圧力検出部（１Ａ，１２３，１２４）と、
前記ブームの角度を検出するブーム角検出部（１Ｂ，１２１）と、
前記圧力検出部により検出される前記ブームシリンダの前記圧力と前記ブーム角検出部により検出される前記ブームの前記角度とに基づいて、前記ブームが上昇している所定期間に前記バケットの荷重（Ｄ１）を複数回検出する荷重検出部（１Ｃ，２１０）と、
前記荷重検出部により検出される前記各荷重を一時記憶する第１記憶部（１Ｄ，１１１Ａ）と、
前記第１記憶部に記憶される前記各荷重に基づいて積算荷重（Ｄ２）を更新するか否かを決定するための積算条件を設定する積算条件設定部（１Ｅ，２２０）と、
前記積算条件設定部により設定される前記積算条件が満たされた場合には、前記第１記憶部に記憶される前記各荷重に基づいて、第２記憶部（１Ｇ，１１２）に記憶される前記積算荷重を更新させる積算部（１Ｆ，２３０）と、
を備え、
前記積算条件設定部により設定される積算条件は、（１）前記所定期間内に前記ブームの角度が予め設定される第１角度範囲に入った場合、（２）前記所定期間内に前記バケットの角度が予め設定される第２角度範囲に入った場合、（３）前記所定期間が予め設定される第１期間以上であり、かつ、前記所定期間の前後それぞれにおける第２期間内に前記荷重が検出されていない場合、のいずれか一つまたは複数である、
ホイールローダの積載荷重計測装置。
請求項１記載の前記積載荷重計測装置を備えたホイールローダ。