JP6745254B2 - 油圧ショベル - Google Patents

Description

本発明は、運搬機械に積み込まれた作業対象物の積載重量を演算する油圧ショベルに関する。

一般に，油圧ショベルに代表される作業機械は，例えば鉱山における鉱物の掘削とダンプトラックへの積込のように，掘削物（本稿では「作業対象物」と称することがある）を運搬機械に積込む作業（積込作業）を行うことがある。

このような作業のとき，運搬機械への積込量（運搬機械上の作業対象物の総重量）を適量にすることができれば，積込不足による生産量の低下や過積載による積直しの無駄を削減し，現場の生産効率を向上することができる。

運搬機械への積込量を適量にする一般的な方法は，積込機械が掘削物の運搬中に掘削物の荷重を計測すると共に，運搬機械への積込作業中に計測した荷重を積算することで運搬機械への積込量を演算し，それを作業機械の操作者に提示することである。運搬機械への積込量が提示されることで作業機械の操作者は次回以降の掘削量を調整できるので，運搬機械への積込量を適量にすることが可能となる。また，運搬機械への積込量と運搬中の掘削物の荷重が提示されることで作業機械の操作者は，運搬中の掘削物を積込むことによって過積載となるか否か判断でき，過積載を未然に防ぐことが可能となる。

運搬機械への積込量を計測する装置として，特許第３７８７０４６号公報には，運搬物（作業対象物）を運搬機械に運搬する旋回操作中のバケット内荷重と運搬物を運搬機械に放土した後の旋回操作中のバケット内荷重の荷重差が所定値以上であって，旋回方向の所定の角度範囲でバケットダンプ操作が実施された場合，そのバケットダンプ操作直前のバケット内荷重を運搬機械への運搬物重量として計測および積算する油圧ショベルの作業量モニタ装置が開示されている。

特許第３７８７０４６号公報

特許第３７８７０４６号公報の油圧ショベルの作業量モニタ装置では，旋回角度とバケットダンプ操作という油圧ショベル側の情報のみに基づいて運搬機械への積み込み（放土）の有無を判定しているので，実際に運搬機械に作業対象物が積み込まれたか否かを正確に判定することは難しい。例えば，所定の旋回角度範囲において積込以外の作業でバケットダンプ操作が発生した場合には，それをトリガーにして作業対象物の重量を誤って計測・積算してしまう可能性がある。また，ダンプトラックが所定の角度範囲外に移動した後に，当該所定の角度範囲内で誤ってバケットダンプ操作をしてしまった場合にはダンプトラックへの作業対象物の積み込みは失敗してしまう。しかし，上記文献の技術ではこの場合にも作業対象物の重量を計測・積算してしまうことになる。

本発明は、運搬機械への作業対象物の投入を誤りなく検出し、運搬機械への積込量を正確に出力できる油圧ショベルの提供を目的とする。

本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧シリンダと、前記油圧シリンダによって駆動される作業機と、前記作業機により運搬機械に積み込まれた作業対象物の積載重量を演算するコントローラとを備えた油圧ショベルにおいて、前記コントローラは、前記作業機の姿勢に基づいて前記油圧ショベルによる前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたか否かを判定する第１の判定を行い、前記油圧シリンダの推力と前記第１の判定の判定結果とに基づいて前記油圧ショベルにより前記運搬機械へ積込まれた作業対象物の荷重である第１の荷重を演算し、前記第１の判定の判定結果と前記運搬機械に備えられた運搬機械側コントローラから送信された前記油圧ショベルによる前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたか否かを判定する第２の判定の判定結果とに基づいて前記第１の荷重を積算するか否かを判定する第３の判定を行い、前記第３の判定により前記第１の荷重を積算すると判定された場合に前記第１の荷重を積算することで前記運搬機械の積載重量を演算するものとする。

本発明によれば，積込機械と運搬機械の双方の情報に基づいて作業対象物の積み込みが完了したことを判定されるので，積込機械から運搬機械に作業対象物が投入されたことが誤りなく検出され，運搬機械への積込量を正確に算出できる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの側面図。 本発明の実施形態に係るダンプトラックの側面図。 積込作業中の油圧ショベル１の動作の一例を示す概観図。 積込作業中の油圧ショベル１の動作の一例を示す概観図。 本発明の実施形態に係る荷重計測システムのシステム構成図。 ダンプトラック２側のコントローラ４０が，ダンプトラック２が積込作業に従事しているか否かを判定する方法を示すフローチャート。 車速センサ４３の検出値と積込作業判定部５７による判定結果の関係を示すグラフの一例。 ダンプトラック２側のコントローラ４０が，油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたか否かという判定する方法を示すフローチャート。 積込作業に従事しているダンプトラック２のサスペンション圧センサ３９ａの検出値の時間変化の一例を示すグラフ。 油圧ショベル１側のコントローラ２１が，油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたか否かを判定する方法を示すフローチャート。 アームボトム圧センサ３１の検出値及びバケット角度センサ２６の検出値と運搬判定部５１による判定結果の関係を示すグラフの一例。 油圧ショベル１側のコントローラ２１が本実施形態の荷重計測システムの異常の有無を判定する方法を示すフローチャート。 油圧ショベル１側のコントローラ２１によるバケット１５内の作業対象物の瞬時荷重Ｍｌの演算方法の説明図。 油圧ショベル１側のコントローラ２１における荷重演算部５０，荷重積算可否判定部５５及び荷重積算部５６が実行する処理のフローチャート。 表示装置２３Ａの表示画面の外観図。 本発明の他の実施形態に係る荷重計測システムのシステム構成図。 図１６のシステムによるダンプトラック２の積込作業の判定方法の説明図。

以下，本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。以下では，作業機械の荷重計測システムを構成する積込機械として油圧ショベルを，運搬機械としてダンプトラックを利用する場合について説明する。

また，本稿では便宜上，油圧ショベル（積込機械）によるダンプトラック（運搬機械）への「積込作業（運搬作業）」を，Ａ）作業対象物（運搬物）を掘削してバケット内に作業対象物を積み込む「掘削動作」（図３参照）と，Ｂ）上部旋回体の旋回とフロント作業機の動作を組み合わせてダンプトラックの荷台の上までバケットを移動する「運搬動作」と，Ｃ）バケット内の作業対象物をダンプトラックの荷台に放出（放土）する「積込動作」（図４参照）と，Ｄ）掘削動作を開始するために作業対象物上の所望の位置へバケットを移動させる「リーチング動作」という４つの動作を含む作業と定義する。多くの場合，油圧ショベルは，この４つの動作をこの順番で繰り返し実施することでダンプトラックの荷台を作業対象物で満杯にする。Ｂ）の運搬動作は多くの場合旋回ブーム上げによって行われる。Ｃ）の積込動作は，多くの場合バケットダンプによって行われる。本発明が対象とする積込機械は，アタッチメントとしてバケットを有する油圧ショベルに限られず，グラップルやリフティングマグネット等，運搬物の保持・解放が可能なものを有する油圧ショベルも含まれる。また，油圧ショベルのような旋回機能の無い作業腕を備えるホイールローダ等にも本発明は適用可能である。

＜全体構成＞
図１は本実施形態に係る油圧ショベルの側面図であり，図２は本実施形態に係るダンプトラックの側面図である。

図１の油圧ショベル１は，下部走行体１０と，下部走行体１０の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体１１と，上部旋回体１１の前方に搭載された多関節型の作業腕であるフロント作業機１２と，上部旋回体１１を回動する油圧モータである旋回モータ１９と，上部旋回体１１に設けられ操作者が乗り込んでショベル１を操作する操作室２０と，操作室２０内に設けられ制御レバー２２であって油圧ショベル１に搭載されたアクチュエータの動作を制御するための制御レバー２２と，記憶装置（例えば，ＲＯＭ，ＲＡＭ），演算処理装置（例えばＣＰＵ）及び入出力装置を有し油圧ショベル１の動作を制御するコントローラ２１によって構成されている。

フロント作業機１２は，上部旋回体１１に回動可能に設けられたブーム１３と，ブーム１３の先端に回動可能に設けられたアーム１４と，アーム１４の先端に回動可能に設けられたバケット（アタッチメント）１５と，ブーム１３を駆動する油圧シリンダであるブームシリンダ１６と，アーム１４を駆動する油圧シリンダであるアームシリンダ１７と，バケット１５を駆動する油圧シリンダであるバケットシリンダ１８を備えている。

ブーム１３，アーム１４，バケット１５の回動軸には夫々ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５，バケット角度センサ２６が取り付けられている。これら角度センサ２４，２５，２６からはブーム１３，アーム１４，バケット１５夫々の回動角度を取得できる。また，上部旋回体１１には旋回角速度センサ２７と傾斜角度センサ２８が取り付けられており，夫々上部旋回体１１の旋回角速度と上部旋回体１１の前後方向の傾斜角度が取得できるように構成されている。角度センサ２４，２５，２６，２７，２８の検出値からはフロント作業機１２の姿勢を特定できる。

ブームシリンダ１６およびアームシリンダ１７にはそれぞれブームボトム圧センサ２９，ブームロッド圧センサ３０，アームボトム圧センサ３１，アームロッド圧センサ３２が取り付けられており，各油圧シリンダ内部の圧力が取得できるように構成されている。圧力センサ２９，３０，３１，３２の検出値からは各シリンダ１６，１８の推力，すなわちフロント作業機１２に与えられる駆動力を特定できる。

なお，ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５，バケット角度センサ２６，傾斜角度センサ２８，旋回角速度センサ２７は，フロント作業機１２の姿勢に関する物理量を検出できるものであれば他のセンサに代替可能である。例えば，ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５及びバケット角度センサ２６はそれぞれ傾斜角センサや慣性計測装置（ＩＭＵ）に代替可能である。また，ブームボトム圧センサ２９，ブームロッド圧センサ３０，アームボトム圧センサ３１，アームロッド圧センサ３２は，ブームシリンダ１６及びアームシリンダ１７が発生する推力，すなわちフロント作業機１２に与えられる駆動力に関する物理量を検出できるものであれば他のセンサに代替可能である。さらに推力や駆動力の検出に代えて，ブームシリンダ１６及びアームシリンダ１７の動作速度をストロークセンサで検出したり，ブーム１３及びアーム１４の動作速度をＩＭＵで検出したりすることでフロント作業機１２の動作を検出しても良い。

操作室２０の内部には荷重計測システムの計測結果を表示する外部入出力器２３が備え付けられ，上部旋回体１１の上面にはコントローラ２１が外部のコントローラ（例えばコントローラ４０）と通信するための無線送受信機３３が取り付けられている。

外部入出力器２３としては，コントローラ２１での演算結果などを表示する表示装置２３Ａ（図３参照）と，オペレータがコントローラ２１への情報の入力を行うための入力装置２３Ｂ（図３参照）とを備えている。表示装置２３Ａとしては例えば液晶ディスプレイが利用可能であり，入力装置２３Ｂとしては例えばテンキー，タッチパネル，キーボード等が利用可能である。

図２のダンプトラック２は，車体３４と，車体３４に設けられた前後の車軸（図示せず）にそれぞれ取付けられている４つのタイヤ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと，油圧ショベル１によって積載物が投入される荷台であるベッセル３６と，操作者が乗り込みダンプトラック２を操作するための操作室３７によって構成されている。

車軸には車体３４を支える４本のサスペンション３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄが取り付けられている。各サスペンション３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄには各サスペンションの圧力を計測するためのサスペンション圧センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ（第１車両状態検出器）が備え付けられている。サスペンション圧センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄはダンプトラック２に積み込まれた作業対象物の重量に関する物理量としてサスペンション圧を検出している。

車体３４には，記憶装置（例えば，ＲＯＭ，ＲＡＭ），演算処理装置（例えばＣＰＵ）及び入出力装置を有しダンプトラック２の制御を行うコントローラ４０と，コントローラ４０が外部のコントローラ（例えばコントローラ２１）と通信する無線送受信機４２が取り付けられており，操作室３７の内部にはダンプトラック２の車体情報を表示するための表示装置４１が備え付けられている。表示装置４１としては例えば液晶ディスプレイが利用可能である。また，車体３４にはダンプトラック２の走行速度を計測する車速センサ（第３車体状態検出器）４３が備え付けられている。

なお，サスペンション圧センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄは，油圧ショベル１によってダンプトラック２に積み込まれた作業対象物の重量に関する物理量を検出可能なセンサであれば他のセンサに代替可能である。また，車速センサ４３は，ダンプトラック２の走行状態に関する物理量を検出可能なセンサであれば他のセンサに代替可能である。

図３および図４は積込作業中の油圧ショベル１の動作の一例を示す概観図である。図３の油圧ショベル１は作業対象物（掘削対象物）３を掘削してバケット１５内に作業対象物４を積み込む「掘削動作」を行っており，図４の油圧ショベル１はバケット１５内の作業対象物４をダンプトラック２の荷台３６に放出（放土）する「積込動作」を行っている。

＜荷重計測のシステム構成＞
図５は本実施形態の荷重計測システムのシステム構成図であり，コントローラ４０とコントローラ２１の内部にはそれぞれの機能をブロック図で示している。
ダンプトラック２側のコントローラ４０は，サスペンション圧センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄおよび車速センサ４３の信号を入力とし，これらを基に算出した情報（例えば後述の積込判定と積込作業判定）を無線送受信機４２を介してショベル側のコントローラ２１に送信できるように構成されている。

また，コントローラ４０は，サスペンション圧センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄが出力する検出値から演算される作業対象物の重量に基づいて油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込（作業対象物の荷台３６への投入）が行われたか否かを判定する積込判定部５２と，車速センサ４３が出力する検出値から演算されるダンプトラック２の速度に基づいてダンプトラック２が油圧ショベル１による作業対象物の積込作業に従事しているか否かを判定する積込作業判定部５７と，無線送受信機４２を介した情報（例えば，積込判定部５２と積込作業判定部５７の判定結果）の送受信を制御する送受信部５３として機能する。

油圧ショベル１側のコントローラ２１は，角度センサ２４−２８及び圧力センサ２９−３２の出力と，無線送受信機３３の受信信号と，入力装置２３Ｂから入力される情報を入力とし，これらを基に算出した情報（例えば，運搬機械２への積込量）を演算し，その情報を表示装置２３Ａに表示したり，無線送受信機３３を介してダンプトラック側のコントローラ４０に送信できるように構成されている。

また，コントローラ２１は，フロント作業機１２の姿勢を示すバケット角度センサ２６の検出値とアームシリンダ１７の負荷を示すアームボトム圧センサ３１及びアームロッド圧センサ３２の検出値に基づいて油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたか否かを判定する運搬判定部５１と，ブームボトム圧センサ２９及びブームロッド圧センサ３０の検出値から演算されるブームシリンダ１６の推力に基づいて油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込に係るバケット１５内の作業対象物の荷重を演算する荷重演算部５０と，無線送受信機３３を介した情報（例えば，積込判定部５２と積込作業判定部５７の判定結果）の送受信を制御する送受信部５４と，運搬判定部５１，積込判定部５２及び積込作業判定部５７の判定結果とサスペンション圧センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄが出力する検出値等に基づいて荷重計測システムの異常の有無を判定する異常判定部５８と，運搬判定部５１及び積込判定部５２の判定結果等に基づいて荷重演算部５０が演算した荷重を積算するか否かを判定する荷重積算可否判定部５５と，積算可否判定部５５が荷重演算部５０の演算した荷重を積算すると判定したとき当該荷重を積算することでダンプトラック２の積載荷重を演算し，その演算結果に基づく表示を表示装置２３Ａに出力する荷重積算部５６として機能する。

次に本実施形態に係る荷重計測システムが油圧ショベル１での運搬判定とダンプトラック２での積込判定の双方の判定結果に基づいてバケット１５内の荷重を積算することでダンプトラック２の積載荷重を演算する方法を図６から図１５を用いて説明する。

＜積込作業判定部５７による積込作業判定方法＞
図６はダンプトラック２側のコントローラ４０における積込作業判定部５７が，ダンプトラック２が積込作業に従事しているか否かを判定する方法を示すフローチャートであり，図７は車速センサ４３の検出値と積込作業判定部５７による判定結果の関係を示すグラフの一例である。

図６のフローチャートはダンプトラック２のコントローラ４０において予め定められたサンプリング周期毎に実行される。

積込作業判定部５７は，まずステップＳ１００においてフローチャートの開始時から一定時間Δｔｖが経過したか否か判定し，一定時間Δｔｖが経過していないと判定した場合にはステップＳ１００の実行前に戻り引き続きステップＳ１００で経過時間を監視する。一方，一定時間Δｔｖが経過していると判定した場合にはステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では積込作業判定が非積込作業中であるか否かを判定する。積込作業判定には，ダンプトラック２が油圧ショベル１とともに積込作業に従事している状態であることを示す「積込作業中」と，ダンプトラック２が積込作業に従事していない状態（例えば走行中）であることを示す「非積込作業中」があり，積込作業判定は後述するステップＳ１０３及びＳ１０５で設定される。積込作業判定のデフォルト値（図６のフローの開始時の値）は非積込作業中とする。ステップＳ１０１で積込作業判定が非積込作業中の場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１０２に移動し，反対に積込作業中の場合（ＮＯの場合）はステップＳ１０４に移動する。

ステップＳ１０２では車速センサ４３の出力に基づいてダンプトラック２の車速が所定値以下か否かを判定する。ここにおける所定値はダンプトラック２が停止しているか否かを判定可能な値とし，例えば１ｋｍ／ｈと設定できる。車速が所定値以下の場合はステップＳ１０３で積込作業判定を積込作業中と設定した後ステップＳ１０６に移動する。一方，車速が所定値を越える場合はステップＳ１０３の処理をスキップしてステップＳ１０６に移動する。図７に示すように，積込作業判定が「非積込作業」と設定されている間に車速が所定値以下に達した場合には，ダンプトラック２が積込作業のために停止しているとみなし，積込作業判定を「積込作業中」に変更する。

ステップＳ１０４では車速センサ４３の出力に基づいてダンプトラック２の車速が所定値以上か否かを判定する。ここにおける所定値はステップＳ１０２の所定値と同じであり，ダンプトラック２が停止しているか否かを判定可能な値とする。車速が所定値以上の場合はステップＳ１０５で積込作業判定を非積込作業中と設定した後ステップＳ１０６に移動する。一方，車速が所定値未満の場合はステップＳ１０５の処理をスキップしてステップＳ１０６に移動する。図７に示すように，積込作業判定が「積込作業」と設定されている間に車速が所定値以上に達した場合には，ダンプトラック２が積込作業を終了して走行を開始したとみなし，積込作業判定を「非積込作業中」に変更する。

最後に積込作業判定部５７はステップＳ１０６にてダンプトラック２の積込作業判定の結果（積込作業中か非積込作業中か）を送受信部５３に出力し，送受信部５３はそれを無線送受信機４２を介して油圧ショベル１に送信する。ステップＳ１０６の処理が終了したらステップＳ１００の前に戻り，積込作業判定部５７はステップＳ１０６の終了時点から所定時間経過したか否かをステップＳ１００で監視する。

なお，ステップＳ１０２又はステップＳ１０４では，条件を満たす車速が所定時間継続した場合のみにステップＳ１０３又はステップＳ１０５に進んで積込作業判定を変更するようにフローチャートを構成しても良い。

＜積込判定部５２による積込判定方法＞
図８はダンプトラック２側のコントローラ４０の積込判定部５２が，油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたか否かという判定する方法を示すフローチャートであり，図９は積込作業に従事しているダンプトラック２のサスペンション圧センサ３９ａの検出値の時間変化の一例を示すグラフである。

図８の各ステップはダンプトラック２のコントローラ４０において予め定められたサンプリング周期で実行される。

積込判定部５２は，まずステップＳ１１０においてフローチャートの開始時から一定時間Δｔｐが経過したか否か判定し，一定時間Δｔｐが経過していないと判定した場合にはステップＳ１１０の実行前に戻り引き続きステップＳ１１０で経過時間を監視する。一方，一定時間Δｔｐが経過していると判定した場合にはステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では４つのサスペンション圧センサ３９ａ−３９ｄから出力される圧力値を取得する。

ステップＳ１１２では各サスペンション圧センサ３９ａ−３９ｄのステップＳ１１１の圧力値について前回の圧力値との差分ΔＰを算出し，４つの差分のいずれかが所定値以上か否かを判定する。ここで「前回の圧力」とは１制御周期前（Δｔｐ前）のステップＳ１１１で取得されステップＳ１１５で保存された圧力値である。ここにおける所定値はダンプトラック２の荷台３６に作業対象物が投入されたか否かを判定可能な値とし，例えばバケット容量の半分の作業対象物の重量で増加する圧力値と設定できる。ダンプトラック２は作業対象物が荷台に投入されると，図９のｔ１からｔ２，およびｔ３からｔ４の区間で示すようにサスペンション３８ａ−３８ｄの圧力が上昇する。なお図８では説明の簡略の為，サスペンション３８ａに係る圧力の変化のみを示しており，以降の説明における添え字はサスペンション３８ａ―３８ｄと対応する。ステップＳ１１２では，４つの差分ΔＰａ−ΔＰｄのいずれかが所定値以上の場合は作業対象物が荷台３６に投入されたと判断し，ステップＳ１１３に進む。そうでない場合はステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１３では積込判定部５２は投入された作業対象物の重量（積込量）Ｍを演算する。サスペンション３８ａ−３８ｄの内径をＡａ−Ａｄ，重力加速度をｇとすると作業対象物の重量Ｍは以下の式（１）で表される。

Ｍ＝（Ａａ・ΔＰａ＋Ａｂ・ΔＰｂ＋Ａｃ・ΔＰｃ＋Ａｄ・ΔＰｄ）／ｇ …（１）
ステップＳ１１３で積込量Ｍを演算したら，積込判定部５２はステップＳ１１４で油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたという判定（積込判定）をし，送受信部５３は無線送受信機４２を介してその判定結果（積込判定）と積込量Ｍを油圧ショベル１側のコントローラ２１に送信し，ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５では，積込判定部５２は次回のステップＳ１１２の演算における前回サスペンション圧として今回のステップＳ１１１で取得した各サスペンション圧を保存し，送受信部５３はその各サスペンション圧を無線送受信機４２を介して油圧ショベル１側のコントローラ２１に送信する。その後，ステップＳ１１０の前に戻り，積込判定部５２は再び一定時間Δｔｐが経過するまで待機する。

＜運搬判定部５１による運搬判定方法＞
図１０は油圧ショベル１側のコントローラ２１における運搬判定部５１が，油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたか否かを判定する方法を示すフローチャートであり，図１１はアームボトム圧センサ３１の検出値（アームシリンダボトム圧力）及びバケット角度センサ２６の検出値（アーム−バケット相対角度）と運搬判定部５１による判定結果の関係を示すグラフの一例である。

図１０のフローチャートは油圧ショベル１のコントローラ２１において予め定められたサンプリング周期毎に実行される。

運搬判定部５１は，ステップＳ１２０でアームボトム圧センサ３１の出力を監視し，予め設定されている閾値１より低い状態から閾値１を超えたか否か判定する。油圧ショベル１はアームシリンダ１７を押し出して掘削するため，図１１の下側のグラフに示すようにアームシリンダボトム圧は掘削動作中に大きくなるので，本実施形態ではアームボトム圧が閾値１を上回ったタイミングで掘削動作を開始したとみなしている。ステップＳ１２０でアームボトム圧が閾値１より低い状態から閾値１を超えたと判定された場合は，運搬判定部５１は油圧ショベル１が掘削動作を開始したと判定してステップＳ１２１に進む。反対にアームボトム圧が閾値１より低い状態から閾値１を超えない場合（閾値１以下を保持する場合）はステップＳ１２０の前に戻り，アームボトム圧センサ３１の出力の監視を続行する。

ステップＳ１２１では引き続きアームボトム圧センサ３１の出力を監視し，予め設定されている閾値２より高い状態から閾値２を下回ったか否か判定する。図１１の下側のグラフに示すようにアームシリンダボトム圧は掘削動作が終了すると小さくなるので，本実施形態ではアームボトム圧が閾値２を下回ったタイミングで掘削動作が終了し，運搬動作を開始したとみなしている。ステップＳ１２１でアームボトム圧が閾値２より高い状態から閾値２を下回ったと判定された場合は，運搬判定部５１は油圧ショベル１が掘削動作を終了し且つ運搬動作を開始したと判定してステップＳ１２２に進む。反対にアームボトム圧が閾値２より高い状態から閾値２を下回らない場合（閾値２以上を保持する場合）は運搬判定部５１は掘削動作が継続していると判定し，ステップＳ１２１の前に戻ってアームボトム圧センサ３１の出力の監視を続行する。

なお，閾値１と閾値２の関係に関して，図１１に示した例では閾値１＜閾値２の関係が成り立っているがこれは一例に過ぎず，油圧ショベル１の掘削動作の開始と終了の判定が可能な範囲で任意の値を設定できる。またその際，閾値１と閾値２の大小関係は問わないものとする。

ステップＳ１２２では運搬判定部５１は運搬動作が開始したという判定を外部に出力しステップＳ１２３に進む。このときの判定の出力先には荷重積算可否判定部５５が含まれる。

ステップＳ１２３では，運搬判定部５１はバケット角度センサ２６の出力を監視し，アーム−バケット間の相対角度（アーム１４とバケット１５のなす角）が予め設定されている閾値３を上回ったか否か判定する。運搬動作を終え積込動作を開始する油圧ショベル１はバケット１５内の土砂（掘削対象物）を放出するためにアーム１４とバケット１５のなす角を広げるように動作する。つまり図１１の上側のグラフに示すようにアーム１４とバケット１５の相対角度は運搬動作から積込動作に遷移する際に大きくなるので，本実施形態ではアーム１４とバケット１５の相対角度が閾値３を上回ったタイミングで運搬動作が終了し，積込動作を開始したとみなしている。ステップＳ１２３でアーム−バケット相対角度が閾値３を上回ったと判定された場合は，運搬判定部５１は油圧ショベル１が運搬動作を終了し且つ積込動作を開始したと判定してステップＳ１２４に進む。反対にアーム−バケット相対角度が閾値３を上回らないと判定された場合（閾値３以下を保持する場合）は，運搬判定部５１は運搬動作が継続していると判定し，ステップＳ１２３の前に戻ってバケット角度センサ２６の出力の監視を続行する。

ステップＳ１２４では運搬判定部５１は運搬動作が終了したという判定（積込動作が開始したという判定）を外部に出力しステップＳ１２０に戻る。このときの判定の出力先には荷重積算可否判定部５５と異常判定部５８が含まれる。

＜異常判定部５８による異常判定方法＞
図１２は油圧ショベル１側のコントローラ２１における異常判定部５８が本実施形態の荷重計測システムの異常の有無を判定する方法を示すフローチャートである。

図１２のフローチャートは油圧ショベル１のコントローラ２１において予め定められたサンプリング周期毎に実行される。

異常判定部５８は，まずステップＳ１３０で，ダンプトラック２から受信した積込作業判定（図６のステップＳ１０６で送信される積込作業判定の結果）が積込作業に設定されているか否かを判定し，「積込作業」に設定されている場合はステップＳ１３３に進み，「非積込作業」に設定されている場合はステップＳ１３１に進む。

ステップＳ１３１では異常判定部５８は，フローチャートの開始時から所定時間Δｔｗが経過したか否かを判定し，積込作業判定の結果の受信が無い状態が続いていないか確認する。ここにおける所定時間Δｔｗは，積込作業判定部５７による図６のフローチャートの実行周期以上の時間，すなわち図６のステップＳ１００の一定時間Δｔｖ以上の時間とする。なお，Δｔｗの値はΔｔｖ以上かつΔｔｖの２倍以下の値が好ましい。ダンプトラック２のコントローラ４０は図６に示すように一定周期Δｔｖで積込作業判定の結果を送信しているため，積込作業判定の結果の受信が当該一定周期Δｔｖを越えても無い場合は，ダンプトラック２のコントローラ４０との通信が行われていないおそれがある。ステップＳ１３１で所定時間Δｔｗが経過していないと判定した場合はステップＳ１３０の前に戻り，ステップＳ１３０で積込作業判定の結果の受信がないか再度監視する。一方，所定時間Δｔｗが経過したと判定した場合はステップＳ１３２に進む。

ステップＳ１３２では運搬判定部５１において油圧ショベル１が運搬動作を終了したと判定されたか否かを判定する。ここで運搬動作の終了の判定が無い場合にはステップＳ１３０の前に戻り，ステップＳ１３０で積込作業判定の結果の受信がないか再度監視する。一方，運搬動作の終了の判定があった場合はステップＳ１３７に進みシステムに異常が有ると判定して異常判定を出力する。このようにステップＳ１３１において積込作業判定の結果が所定期間Δｔｗ受信できていないと判定し，かつステップＳ１３２において油圧ショベル１が運搬を終了したと判定した場合は，油圧ショベル１はダンプトラック２に積込を行っているが両者の通信は確立していないと判断できる。つまり，ステップＳ１３２でＹＥＳと判定された場合，通信関係の異常が有ると判断できる。なお，ステップＳ１３２では運搬動作の終了に代えて積込動作の開始を判定しても良い。

ステップＳ１３０で積込作業判定が「積込作業中」に設定されている場合は，図８のステップＳ１１５でダンプトラック２のコントローラ４０から送信されるサスペンション圧センサ３９ａ−３９ｄの出力値に異常がないかステップＳ１３３で判定する。具体的には，ダンプトラック２に積み込まれた作業対象物の重量を示すサスペンション圧センサ３９ａ−３９ｄの出力値から４つのサスペンションの圧力値の平均値を算出し，その平均値に対する当該４つの圧力値の偏差をそれぞれ算出し，その４つの偏差の全てが所定値以内であれば，サスペンション圧センサ３９ａ−３９ｄに異常がないとみなしてステップＳ１３４に進む。一方，当該４つの偏差に所定値以上のものが含まれる場合はシステムに異常があると判定する。サスペンション圧センサ３９ａ−３９ｄのいずれかが故障した場合，圧力値が正常に出力されなくなり，故障していないセンサとの出力値の偏差が大きくなる。そのためステップＳ１３３でＮＯと判定された場合は圧力センサ３９ａ−３９ｄが故障している可能性があると判断できる。

ステップＳ１３４では，異常判定部５８は，油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたという判定（図８のステップＳ１１４で送信される積込判定）をダンプトラック２のコントローラ４０から受信したか否か判定する。積込判定を受信したと判定した場合はステップＳ１３６に進み，そうでない場合はステップＳ１３０の前に戻り，積込判定の受信があったか否かを再度監視する。

ステップＳ１３６では，後述する図１４のステップＳ１４６において荷重演算部５０から出力されるバケット１５内の作業対象物の荷重値と，図８のステップＳ１１４において積込判定部５２から出力される積込量Ｍを比較し，両者の偏差（重量偏差）が所定値以内か否か判定する。重量偏差が所定値以内の場合はステップＳ１３６でシステムは正常であると判定する。一方，重量偏差が所定値を越える場合はステップＳ１３７でシステムに異常があると判定する。このようにステップＳ１３５でＮＯと判断された場合は油圧ショベル１の荷重演算部５０とダンプトラック２の積込判定部５２のどちらかにトラブルが発生した可能性があると判断できる。

なお，図１２のフローチャートに基づくシステム異常の判定結果は油圧ショベル１側のコントローラ２１内部に保存され，コントローラ２１自身や他の装置やコンピュータに適宜参照されるものとする。一度ステップＳ１３７において異常と判定された場合であっても，その後，ダンプトラック２が入れ替わること等によりステップＳ１３６に進むことがあれば，システムは正常であるという判定結果が保存されることになる。

＜荷重演算部５０による作業対象物の瞬時荷重演算方法＞
図１３は油圧ショベル１側のコントローラ２１における荷重演算部５０によるバケット１５内の作業対象物の瞬時荷重Ｍｌの演算方法の説明図である。本実施形態では，ブーム１３の回動軸周りに作用するトルクであって，ブームシリンダ１６が発生するトルクと，フロント作業機１２が重力と旋回遠心力により発生するトルクと，作業対象物が重力と旋回遠心力により発生するトルクの釣合を利用して荷重を算出する。

ブームシリンダ１６の推力Ｆｃｙｌはブームボトム圧センサ２９の出力信号とブームロッド圧センサ３０の出力信号のそれぞれにブームシリンダ１６の受圧面積を乗じた後，それらの差をとることで算出される。ブームシリンダ１６が発生するトルクＴｂｍは，ブーム回動軸とブームシリンダ１６の推力Ｆｃｙｌの作用点を結んだ線分の長さをＬｂｍ，ブームシリンダ１６の推力Ｆｃｙｌと線分Ｌｂｍと推力の方向が成す角度θｂｍｃｙｌとして以下の式（２）で算出される。

Ｔｂｍ＝Ｆｃｙｌ・Ｌｂｍ・ｓｉｎ（θｂｍｃｙｌ） …（２）
フロント作業機１２が重力により発生するトルクＴｇｆｒは，フロント作業機１２の重心重量をＭｆｒ，重力加速度をｇ，ブーム回動軸とフロント重心までの前後方向の長さをＬｆｒとして以下の式（３）で算出される。

Ｔｇｆｒ＝Ｍｆｒ・ｇ・Ｌｆｒ …（３）
フロント作業機１２が旋回遠心力により発生するトルクＴｃｆｒは，旋回角速度をω，ブーム回動軸とフロント重心を結ぶ線分と水平面が成す角度をθｆｒとして以下の式（４）で算出される。

Ｔｃｆｒ＝Ｍｆｒ・Ｌｆｒ・ω２・ｓｉｎ（θｆｒ） …（４）
なお，Ｍｆｒ，Ｌｆｒ，θｆｒは予め設定されたブーム１３，アーム１４，バケット１５のそれぞれの重心位置，重量と，ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５，バケット角度センサ２６，傾斜角度センサ２８から出力される角度信号から算出される。

作業対象物が重力により発生するトルクＴｇｌは，作業対象物の瞬時荷重をＭｌ，ブーム回動軸とバケット重心までの前後方向の長さをＬｌとして以下の式（５）で算出される。

Ｔｇｌ＝Ｍｌ・ｇ・Ｌｌ …（５）
作業対象物が旋回遠心力により発生するトルクＴｃｌは，ブーム回動軸と作業対象物の重心を結ぶ線分と水平面が成す角度をθｌとして以下の式（６）で算出される。

Ｔｃｌ＝Ｍｌ・Ｌｌ・ω２・ｓｉｎ（θｌ） …（６）
式（１）から（５）の釣合いを変形して作業対象物の瞬時荷重Ｍｌに関して展開すると，瞬時荷重Ｍｌは以下の式（７）で算出される。

Ｍｌ＝（Ｔｂｍ−Ｔｇｆｒ−Ｔｃｆｒ）／
（Ｌｌ・（ｇ＋ω２・ｓｉｎ（θｌ））） …（７）
式（２）から（８）による荷重の演算は，センサのノイズや油圧回路の特性などにより運搬中常に一定の値を出力できないので，油圧ショベル１が運搬動作中の所定期間に算出した瞬時荷重Ｍｌを平均化して，作業対象物の荷重を確定する。

＜荷重演算部５０による作業対象物の荷重確定方法と荷重積算部５６によるダンプトラック２の積載重量確定方法＞
図１４は油圧ショベル１側のコントローラ２１における荷重演算部５０，荷重積算可否判定部５５及び荷重積算部５６が実行する処理のフローチャートである。ここでは図１４を用いて，荷重演算部５０が運搬中のバケット内の作業対象物の荷重を確定し，荷重積算可否判定部５５がその荷重を積算するか否か判定し，荷重積算部５６が荷重を積算することで積載重量を出力する方法について説明する。

図１４のフローチャートは油圧ショベル１側のコントローラ２１において予め定められたサンプリング周期で実行される。

まず，ステップＳ１４０で荷重積算部５６は，図６のステップＳ１０６でダンプトラック２から一定周期Δｔｖで出力されている積込作業判定の設定が切替わったか否か判定する。ここで積込作業判定に切替わりが無いと判定した場合はステップＳ１４２に進み，切替わりがあったと判定した場合はステップＳ１４１でダンプトラック２の積載重量をリセットし，ステップＳ１４２に進む。積込作業中と非積込作業中が切替わったタイミングで積載重量をリセットすることで，ダンプトラック２が積込作業中の期間のみの作業対象物の荷重の積算が可能になる。

ステップＳ１４２では，荷重演算部５０は運搬判定部５１から運搬動作の開始判定が出力されているか否かを監視する。運搬動作の開始判定が出力されている場合はステップＳ１４３に進み，そうでない場合はステップＳ１４０の前に戻り，積込作業判定部５７の出力（積込作業判定の設定）を監視する。

ステップＳ１４３では，荷重演算部５０は式（２）から（８）に関する演算を行って作業対象物の瞬時荷重Ｍｌを演算し，ステップＳ１４４ではその瞬時荷重Ｍｌをコントローラ２１内に記録してステップＳ１４５に進む。

ステップＳ１４５では，荷重演算部５０は運搬動作の開始判定の出力時（ステップＳ１４２でＹＥＳの判定がされた時点）から所定時間が経過しているか否か判定する。ここで所定時間が経過していないと判定した場合は，ステップＳ１４３の前に戻り，ステップＳ１４３とＳ１４４を再度実行する。所定時間の間ステップＳ１４３とＳ１４４を繰り返すことにより所定時間内に演算された複数の瞬時荷重Ｍｌを記録できる。一方，所定時間が経過していると判定した場合はステップＳ１４６に進む。ステップＳ１４６では，荷重演算部５０は所定時間内に記録された複数の瞬時荷重Ｍｌの平均荷重を演算し，その平均荷重を作業対象物の荷重値としてステップＳ１４７に進む。

ステップＳ１４７では，荷重積算可否判定部５５は，運搬判定部５１から運搬動作の終了判定が出力されているか否か監視する。運搬動作の終了判定が出力されていないと判定した場合はステップＳ１４７の前に戻り，運搬動作の終了判定の監視を続行する。一方，運搬動作の終了判定が出力されていると判定した場合は，油圧ショベル１による積込動作が開始したとみなしてステップ１４８に進む。なお，ステップＳ１４７では運搬動作の終了判定に代えて，積込動作の開始判定を監視しても良い。

ステップＳ１４８では，荷重積算可否判定部５５は異常判定部５８で異常判定がされているか否かを判定する。すなわちコントローラ２１内部に保存されている異常判定の結果を参照して判定を行う。ここで異常判定がされていない場合（つまり正常判定が保存されている場合）はステップＳ１４９に進み，異常判定がされている場合（つまり異常判定が保存されている場合）はステップＳ１５１に進む。

ステップＳ１４９では，荷重積算可否判定部５５は油圧ショベル１によるダンプトラック２への作業対象物の積込が行われたという判定（図８のステップＳ１１４で送信される積込判定）をダンプトラック２のコントローラ４０から受信したか否か判定する。積込判定を受信したと判定した場合は，ステップＳ１５４で荷重積算部５６がステップＳ１４５で算出した平均荷重をこれまでの積載重量（積算荷重）に積算してステップＳ１５５に進む。一方，ステップＳ１４９で積込判定の受信のない場合はステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では，荷重積算可否判定部５５はステップＳ１４７の運搬動作の終了判定時から所定時間ΔＴが経過しているか否か判定する。所定時間ΔＴとしては，（１）油圧ショベル１が積込動作に要する時間から，（２）油圧ショベル１が積込作業に際して掘削，運搬，積込及びリーチングから成る一連の動作に要する時間までの間で任意の時間を設定できる。所定時間ΔＴは積込作業に関する各オペレータの所要時間の傾向に合わせて入力装置２３Ｂを介してオペレータが入力・決定しても良い。ステップＳ１５０で所定時間ΔＴが経過していないと判定した場合はステップＳ１４８の前に戻って異常判定と積込判定を再度監視する。一方，所定時間ΔＴが経過したと判定した場合は，油圧ショベル１が運搬動作を完了したが（積込動作を開始したが），ダンプトラック２の荷台３６への作業対象物の積込はなされなかったとみなしてステップＳ１５４をスキップして（つまりステップＳ１４５の平均荷重を積算することなく）ステップＳ１５５に進む。ステップＳ１５０からステップＳ１５５に進む場合の具体例としては，油圧ショベル１がバケット１５をダンプ動作させたが，その下方にダンプトラック２の荷台３６が存在しなかったためダンプトラック２への作業対象物の積込に失敗した場合がある。

ステップＳ１４８で異常があったと判定した場合は，荷重積算可否判定部５５はステップＳ１５１でシステム異常のため荷重の自動積算ができないことをオペレータに報知する警告表示とともにオペレータに対して積算要否を照会する照会表示を表示装置２３Ａに出力するよう指示し，これにより表示装置２３Ａに警告表示と照会表示が表示される（照会表示については後述の図１５の照会表示部８１を参照）。警告表示及び照会表示に対してオペレータが積算を希望する場合には入力装置２３Ｂを介して積算要の指示を入力する。

続くステップＳ１５２では，荷重積算可否判定部５５はオペレータから入力装置２３Ｂを介して積算要の指示（本稿では「積算指示」と称することがある）が入力されたか否か判定する。ここでオペレータから積算指示があったと判定した場合は，荷重積算部５６はステップＳ１４５で算出した平均荷重をこれまでの積載重量（積算荷重）に積算して（ステップＳ１５４）ステップＳ１５５に進む。一方，積算指示が無い場合はステップＳ１５３に進みステップＳ１５１の警告出力から所定時間が経過したか否か判定する。ステップＳ１５３で所定時間が経過していないと判定した場合はステップＳ１５２の前に戻って積算指示の入力の有無を再度監視する。一方，所定時間経過したと判定した場合はステップＳ１５４をスキップしてステップＳ１５５に進む。

ステップＳ１５５では，荷重演算部５０はステップＳ１４６で演算した平均荷重をリセットしてステップＳ１４０の前に戻る。

＜表示装置２３Ａの表示画面＞
図１５は表示装置２３Ａの表示画面（出力画面）の外観図である。図１５を用いて本実施形態の荷重計測システムにおける荷重計測結果の表示方法と，システムに異常がある場合の積算実施指示の方法について説明する。

表示装置２３Ａはタッチパネルで構成されており，表示装置２３Ａの表示画面は，ダンプトラック２の目標積載重量（目標荷重値）を表示する目標荷重表示部７０と，図１４のＳ１４６で演算されたバケット１５内の作業対象物の荷重値（瞬時荷重Ｍｌの平均荷重値）を表示するバケット内荷重表示部７２と，ステップＳ１５４で演算されたバケット１５内の作業対象物の荷重値の積算値（ダンプトラック２の積算重量）を表示する合計荷重表示部７１と，目標荷重表示部７０に表示される値（目標積載重量）と合計荷重表示部７１に表示される値（荷重値の積算値）の差分を表示する残り荷重表示部７２と，積算した作業対象物の荷重値の履歴を数値と積み上げ縦棒グラフ（積算バー）で表示する積算バー表示部７５と，ステップＳ１５１の照会表示（オペレータに対して積算要否を照会する表示）が表示される照会表示部８１とを備えている。

バケット内荷重表示部７２の値は，図１４のステップＳ１４６で演算された最新の値に更新され，ステップＳ１５５でリセットされると０に更新される。合計荷重表示部７１の値と積算バー表示部７５の表示は，ステップＳ１５４が実施されると最新の値に更新され，ステップＳ１４１でリセットされると０に更新される。

照会表示部８１には，システム異常が検出された場合にステップＳ１５１でオペレータに積載の要否を問い合わせる照会表示８３が表示される。照会表示部８１には，オペレータが積算を希望する場合に押下されるボタンである積算指示入力部８２が照会表示８３とともに表示される。積算指示入力部８２が押下されると荷重積算可否判定部５５はステップＳ１５２で積算指示の入力があったと判定する。一方，積算指示入力部８２が押下されない場合はステップＳ１５４の積算は実施されない。なお，図１５の例では，ステップＳ１５１で警告表示が出力されたタイミングからステップＳ１５３の所定時間が経過するまでの残り時間（図１５では５秒となっている）を照会表示８３と合わせて照会表示部８１に表示し，残り時間がゼロに達した場合（すなわちステップＳ１５３の所定時間が経過した場合）は照会表示部８１内の表示が消えるように構成されている。

＜動作＞
（１）正常判定の場合
次に上記のように構成される荷重計測システムの動作を説明する。はじめに油圧ショベル１のコントローラ２１の異常判定部５８で正常判定（図１１：ステップＳ１３６）がされている場合について説明する。

上記のように構成される実施形態において，空荷のダンプトラック２が油圧ショベル１から作業対象物の積込を受けるために停車すると，コントローラ４０の積込作業判定部５７は積込作業判定を非積込作業中から積込作業中に変更し（図６：ステップＳ１０２，Ｓ１０３）その結果を油圧ショベル１のコントローラ２１に送信する（図６：ステップＳ１０６）。

積込作業判定結果を受信した油圧ショベル１のコントローラ２１は積込作業判定結果が切り替わったことを認識して積載重量をリセットし（図１４：ステップＳ１４０，１４１），油圧ショベル１が運搬動作を開始するか否かの監視を開始する（図１４：ステップ１４２）。油圧ショベル１が掘削動作のためにアーム１４のクラウド動作を開始すると掘削に伴う負荷によりアームシリンダ１７のボトム圧が閾値１を越え，その後，掘削動作が終了して負荷が軽くなるとアームシリンダ１７のボトム圧が閾値２を下回る。このときコントローラ２１の運搬判定部５１は油圧ショベル１が運搬動作を開始したことを示す判定を出力する（図１０：ステップＳ１２２）。

運搬判定部５１から運搬動作の開始判定が出力されると，コントローラ２１の荷重積算部５６はバケット１５内の作業対象物の瞬時荷重Ｍｌの演算・記録を所定時間の間繰り返し行い，その所定時間に演算した瞬時荷重Ｍｌの平均荷重値を作業対象物の荷重値とする（図１４：ステップＳ１４３−１４６）。すなわち，作業対象物の荷重値の算出は油圧ショベル１の運搬動作中に行われる。

運搬動作によりバケット１５をダンプトラック２の荷台の上方まで移動させた油圧ショベル１は積込動作を開始するためにバケット１５のダンプ動作を開始する。このときアーム−バケット相対角度が閾値３を越え，コントローラ２１の運搬判定部５１は油圧ショベル１が運搬動作を終了したことを示す判定を出力する（図１０：ステップＳ１２４）。このように運搬判定部５１から運搬動作の終了判定が出力されたことは，油圧ショベル１が積込動作を開始したことを示し，間もなく油圧ショベル１によりダンプトラック２の荷台３６に作業対象物が投入されることを示す。

油圧ショベル１のコントローラ２１は，異常判定部５８による判定結果が正常判定の場合，運搬判定部５１からの運搬動作の終了判定の出力をトリガーとして，ダンプトラック２のコントローラ４０から積込判定が入力されるか否かの監視を開始する（図１４：ステップＳ１４９）。油圧ショベル１の積込動作によりダンプトラック２が油圧ショベル１から作業対象物の積込を正常に受けると，その荷重によりダンプトラック２のサスペンション３８ａ―３８ｄの圧力が増加し，その結果，コントローラ４０は積込判定を油圧ショベル１のコントローラ２１に対して送信する（図８：ステップＳ１１４）。

コントローラ２１はダンプトラック２からの積込判定の受信を確認すると，先に演算した瞬時荷重Ｍｌの平均荷重値を積算してダンプトラック２の積載重量を算出する。初回の積み込み時の積載重量は平均荷重値となる。積載重量の算出結果は油圧ショベル１の表示装置２３Ａの合計荷重表示部７１に表示される（図１５）。２回目以降の積込動作についても，油圧ショベル１からダンプトラック２への積込が正常に行われば上記と同じ処理が繰り返され，荷重演算部５０で算出された作業対象物の荷重値が積載重量に積算される。

一方，油圧ショベル１は積込動作を行ったが，バケット１５の下方にダンプトラック２の荷台が存在せず，ダンプトラック２への作業対象物の積込を失敗した場合には，運搬判定部５１からの運搬動作の終了判定から所定時間ΔＴが経過してもダンプトラック２のコントローラ４０から積込判定が送信されない。この場合，油圧ショベル１のコントローラ２１は，油圧ショベル１は積込動作をしたものの何らかの事情でダンプトラック２への積込が失敗したとみなして，今回の積込動作に伴う作業対象物の荷重値の積算はキャンセルし，運搬動作中に演算した作業対象物の荷重値をリセットして次の運搬動作の開始判定が出力されることを待つ。

（２）異常判定の場合
次に油圧ショベル１のコントローラ２１の異常判定部５８で異常判定（図１１：ステップＳ１３７）がされている場合について説明する。この場合も，油圧ショベル１の運搬動作の終了までの流れは正常判定のとき同じなので説明は省略する。

油圧ショベル１のコントローラ２１（異常判定部５８）による判定結果が異常判定の場合，２つのコントローラ２１，４０間の通信異常，ダンプトラック２のサスペンション圧センサ３９の異常，または荷重値の演算異常の可能性がある。この場合，正常判定のときのように作業対象物の荷重値を自動的に積算することはできないため，表示装置２３Ａに警告表示と照会表示８３を出力する（図１４：ステップＳ１５１）。これによりシステム異常が発生して作業対象物の荷重値の積算値を自動算出できないことを油圧ショベル１のオペレータに認識させることができる。

このとき，積算指示入力部８２が照会表示８３とともに表示装置２３Ａに表示される。積算を希望する場合には油圧ショベル１のオペレータは，積算指示入力部８２を介して積算指示をコントローラ２１に入力する。積算指示が入力されると，コントローラ２１は，正常判定の場合と同様に先に演算した瞬時荷重Ｍｌの平均荷重値を積算してダンプトラック２の積載重量を算出する。これにより，２つのコントローラ２１，４０間の通信異常やダンプトラック２のサスペンション圧センサ３９の異常が発生した場合でも積載重量を算出することができる。

＜効果＞
以上のように，本実施形態では，ダンプトラック２のコントローラ４０（積込判定部５２）と油圧ショベル１のコントローラ２１（運搬判定部５１）のそれぞれが油圧ショベル１からダンプトラック２に対して積込が行われたか否かを判定し，その両方の判定結果に基づいて油圧ショベル１のコントローラ２１（荷重積算可否判定部５５）がバケット内の作業対象物の荷重値の積算の可否を判定し，その判定結果に基づいて油圧ショベル１のコントローラ２１（荷重積算部５６）が当該荷重値の積算することとした。このようにシステムを構成すると，油圧ショベル１からダンプトラック２に作業対象物が積み込まれたことが誤りなく検出されるので，ダンプトラック２への積込量（ダンプトラック２の積載重量）を正確に算出できる。

また，油圧ショベル１のコントローラ２１（運搬判定部５１）で積込が行われたと判定されてから所定時間ΔＴが経過してもダンプトラック２のコントローラ４０（積込判定部５２）で積込が行われたと判定されない場合には，油圧ショベル１のコントローラ２１は，油圧ショベル１は積込動作をしたものの何らかの事情でダンプトラック２への積込が失敗したとみなして，その積込動作に伴う作業対象物の荷重値の積算はキャンセルして油圧ショベル１の次の運搬動作及びそれに伴う荷重値の演算並びに積込動作を待つように構成されている。そのため，ダンプトラック２への積込が失敗してもそのことを油圧ショベル１のオペレータをはじめとする人間がコントローラ２１に入力することなく荷重値の積算処理を継続することができる。

また，システムに異常が発生した場合に照会表示８３を表示装置２３Ａに表示することで，システム異常の場合のみ荷重値の積算の指示を手動にしているので，正常時は荷重値の積算に関するオペレータの操作負担を軽減できる。またこのように構成することで異常が発生した場合にも荷重値の積算を継続することができる。

＜その他＞
なお，本発明は，上記の実施の形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。また，ある実施の形態に係る構成の一部を，他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

ダンプトラック２の積込作業の判定方法は図６及び図７に示す方法に限定されるものではない。図１６および図１７は上記の実施形態と異なるダンプトラック２の積込作業の判定方法を行うシステムの説明図である。図１６はその荷重計測システムのシステム構成を示し，図１７は図１６のシステムによるダンプトラック２の積込作業の判定方法の説明図である。ダンプトラック２はＧＰＳアンテナ３８を備え，コントローラ４０内部にはＧＰＳアンテナ３８からの入力信号を基にダンプトラック２の絶対位置を演算する運搬機械位置演算部６６を備え，油圧ショベル１のコントローラ２１に運搬機械位置演算部６６で算出した自車位置を送信するように構成されている。また，油圧ショベル１はＧＰＳアンテナ３８を備え，コントローラ２１内部にはＧＰＳアンテナ３８からの入力信号を基に油圧ショベル１の絶対位置を演算する積込機械位置演算部６５と，積込機械位置演算部６５及び運搬機械位置演算部６６から入力される油圧ショベル１とダンプトラック２の位置情報（相対距離）に基づいてダンプトラック２の積込作業状態を判定する積込作業判定部５７を備える。積込作業判定部５７は，図１８に示すようにダンプトラック２が油圧ショベル１から破線で示した所定の距離以内の位置に存在すると判定した場合は積込作業判定を積込作業中と設定し，ダンプトラック２が当該所定の距離より離れた位置に存在すると判定した場合は積込作業判定を非積込作業中と設定する。このようにシステムを構成しても上記の実施形態と同様の効果を発揮することができる。

図１４のフローチャートに関して，ステップＳ１５０でＹＥＳと判定されたとき，ステップＳ１５５に進むことに代えて，ステップＳ１５１に進むように構成しても良い。この場合のステップＳ１５１以降の処理は図１４の通りとする。ステップＳ１５０でＹＥＳと判定されたときはダンプトラック２への積込が失敗したと考えられる。そこで，表示装置２３Ａに警告表示と照会表示をすることで，油圧ショベル１で再度の積込を行った後に積算指示を入力することをオペレータに促すものとする。このように構成すると，積込の失敗に起因して積算が中断していることをオペレータに認識させることができるとともに，積算指示をトリガーにして積込失敗前の自動積算が可能な状態に復帰することができる。

図１４のステップＳ１５１に関して，本実施形態では，異常判定がされた場合はその原因に依らず警告表示と照会表示８３を表示装置２３Ａに行うものとして説明したが，コントローラ２１又はコントローラ４０の荷重算出に異常がある場合（具体的には図１２のステップＳ１３５でＮＯと判定された場合）には作業対象物の荷重値に誤りがある可能性がある。そのため，この場合には照会表示８３を行わずに異常表示のみを行うようにシステムを構成し，オペレータの積算指示によって誤った荷重値が積算されることを防止しても良い。

上記の実施形態では油圧ショベル１側のコントローラ２１に異常判定部５８を設けたがこれは省略可能である。異常判定部５８を省略した場合，図１４のフローチャートのステップＳ１４８でＹＥＳと判定されたときはステップＳ１４９に進むように構成し，ステップＳ１５０でＮＯと判定されたときにはステップＳ１４９に戻るように構成すれば良い。

また，本発明の荷重計測システムの構成は図５に示したものに限定されるものではない。例えば積込判定部５２は，ダンプトラック２のコントローラ４０の中に実装される必要はなく，サスペンション圧センサ３９ａ−３９ｄの信号を送受信部５３に入力して，無線送受信機４２から直接油圧ショベル１に送信することで，積込判定部５２で行われる演算処理に相当する処理を油圧ショベル１のコントローラ２１で実施するように構成しても良い。

瞬時荷重Ｍｌの演算は図１３に示すモデルに限定されるものではなく，上記で説明したものと異なる演算式を用いても良い。例えば，ブーム１３，アーム１４，バケット１５により構成されるフロント作業機１２の運動方程式を用いて瞬時荷重を演算してもよい。

作業対象物の荷重値の算出方法は，図１４に示す手法に限定されるものではない。例えば旋回角速度の大きさやバケット１５の位置を用いて荷重を平均化する期間を決定しても良い。

ダンプトラック２の積込判定は図８および図９に示した内容に限定されるものではない。例えばベッセル３６，または車体に加速度センサを取り付け，作業対象物がベッセル３６に投入されることで生じる上下方向の加速度の変化を当該加速度センサで検出して積込判定を出力するように構成してもよい。

表示装置２３Ａの表示内容は図１５に限定されるものではない。例えば，ダンプトラック容量に対する積算荷重の割合をパーセント表示しても良く，過去の積込量（積載重量）の履歴を並べて表示する部分を表示画面上に設けても良い。

上記のコントローラ４０とコントローラ２１に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記のコントローラ４０，２１に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該コントローラ４０，２１の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。

１…油圧ショベル，２…ダンプトラック，１２…フロント作業機，１３…ブーム，１４…アーム，１５…バケット，１６…ブームシリンダ，１７…アームシリンダ，１８…バケットシリンダ，２１…コントローラ（積込機械側コントローラ），２３…外部入出力器，２３Ａ…表示装置，２３Ｂ…入力装置，２４…ブーム角度センサ，２５…アーム角度センサ，２６…バケット角度センサ，２７…旋回角速度センサ，２８…傾斜角度センサ，２９…ブームボトム圧センサ，３０…ブームロッド圧センサ，３１…アームボトム圧センサ，３２…アームロッド圧センサ，３３…無線送受信機，３６…荷台，３８…サスペンション，３９…サスペンション圧センサ，４０…コントローラ（運搬機械側コントローラ），４１…表示装置，４２…無線送受信機，４３…車速センサ，５０…荷重演算部，５１…運搬判定部，５２…積込判定部，５３…送受信部，５４…送受信部，５５…荷重積算可否判定部，５６…荷重積算部，５７…積込作業判定部，５８…異常判定部，７０…目標荷重表示部，７１…合計荷重表示部，７２…荷重表示部，８１…照会表示部，８２…積算指示入力部，８３…照会表示

Claims (6)

1. 油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧シリンダと、前記油圧シリンダによって駆動される作業機と、前記作業機により運搬機械に積み込まれた作業対象物の積載重量を演算するコントローラとを備えた油圧ショベルにおいて、
   前記コントローラは、
   前記作業機の姿勢に基づいて前記油圧ショベルによる前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたか否かを判定する第１の判定を行い、
   前記油圧シリンダの推力と前記第１の判定の判定結果とに基づいて前記油圧ショベルにより前記運搬機械へ積込まれた作業対象物の荷重である第１の荷重を演算し、
   前記運搬機械に備えられた運搬機械側コントローラから送信された前記油圧ショベルによる前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたか否かを判定する第２の判定の判定結果と前記第１の判定の判定結果とに基づいて前記第１の荷重を積算するか否かを判定する第３の判定を行い、
   前記第３の判定により前記第１の荷重を積算すると判定された場合に前記第１の荷重を積算することで前記運搬機械の積載重量を演算すること
   を特徴とする油圧ショベル。
2. 請求項１の油圧ショベルにおいて、
   前記コントローラは、前記第１の判定により前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたと判定された時から所定時間内に、前記第２の判定により前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたという判定結果を前記運搬機械側コントローラから受信した場合、前記第１の荷重を積算すること
   を特徴とする油圧ショベル。
3. 請求項１の油圧ショベルにおいて、
   前記コントローラは、
   前記作業機の姿勢に基づいて、前記運搬機械に対する前記油圧ショベルの運搬動作の開始と終了を判定する第４の判定を行い、
   前記第４の判定により前記運搬動作の開始から終了までの間の前記油圧シリンダの推力に基づいて前記第１の荷重を演算し、
   前記第４の判定により前記運搬動作が終了したと判定され、かつ、前記第２の判定により前記油圧ショベルによる前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたと判定されたという判定結果を前記運搬機械側コントローラから受信した場合、前記第１の荷重を積算すること
   を特徴とする油圧ショベル。
4. 請求項１の油圧ショベルにおいて、
   操作者からの指示を入力するための入力装置と、所定の情報を表示するための表示装置とをさらに有し、
   前記コントローラは、
   前記運搬機械側コントローラから送信される前記運搬機械に積み込まれた作業対象物の重量に基づいて前記運搬機械の異常の有無を判定する第５の判定を行い、
   前記第５の判定により前記運搬機械に異常が有ると判定した場合、前記表示装置を介して前記異常の発生を報知し、前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたことが前記入力装置を介して入力された場合に前記第１の荷重を積算すること
   を特徴とする油圧ショベル。
5. 請求項１の油圧ショベルにおいて、
   操作者からの指示を入力するための入力装置と、所定の情報を表示するための表示装置とをさらに有し、
   前記コントローラは、
   前記運搬機械側コントローラで演算された前記油圧ショベルにより前記運搬機械へ積込まれた作業対象物の荷重である第２の荷重と前記第１の荷重との差分が所定値を越える場合、前記油圧ショベルと前記運搬機械のいずれかに異常が有ると判定し、
   前記油圧ショベルと前記運搬機械のいずれかに異常が有ると判定した場合、前記表示装置を介して前記異常の発生を報知し、前記運搬機械への作業対象物の積込が行われたことが前記入力装置を介して入力された場合に前記第１の荷重を積算すること
   を特徴とする油圧ショベル。
6. 請求項１の油圧ショベルにおいて、
   前記コントローラは、前記運搬機械から送信される、前記運搬機械の走行速度に基づいて前記運搬機械が前記油圧ショベルによる作業対象物の積込作業に従事しているか否かを判定する第６の判定を行い、前記第６の判定結果が切り替わった場合に、前記作業対象物の荷重の積算値をリセットすること
   を特徴とする油圧ショベル。

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