JP7234891B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベルなどの作業機械に関する。

従来、例えば油圧ショベルなどの作業機械が知られている。前記油圧ショベルは、ブーム、アーム及びバケットを含む作業装置を備え、作業現場において、土砂などの作業の対象物を、例えばダンプトラックなどの移動先に積み込むための積込作業を行う。具体的に、前記積込作業は、前記バケットによって前記土砂を掘削して当該土砂を前記バケットに保持する保持作業（掘削作業）と、前記バケットに保持された前記土砂を前記移動先の前記ダンプトラックの上まで移動させる移動作業と、前記土砂を前記ダンプトラックの上で前記バケットから解放する解放作業（排土作業）と、を含む。このような油圧ショベルとして、いわゆるペイロード機能を搭載するものも知られている。このペイロード機能は、前記バケットに保持される前記土砂の荷重を計測する機能である。前記油圧ショベルによる前記ダンプトラックへの積込動作時にこのペイロード機能を機能させることで、前記ダンプトラックに積み込まれる土砂量を演算することが出来る。

特許文献１は、ダンプトラックへの積込動作を精度よく検出することにより、ダンプトラックに積み込まれた掘削物の荷重を正確に把握するための技術を開示している（特許文献１の段落０００５）。この特許文献１の油圧ショベルでは、バケットが基準高さを通過したことを条件に、油圧ショベルの動作がダンプトラックに対する掘削物の積込動作であると判定され、積込荷重値決定部によって積込荷重値が決定される（特許文献１の段落０１０４～段落０１０７）。前記基準高さは、油圧ショベルのユーザによって設定される（引用文献１の段落００４４）。

特開２０１８－１８８８３１号公報

しかしながら、前記積込作業においてダンプトラックに土砂を積み込むために前記バケットを上昇させる高さは、作業現場の状況に応じて異なる。例えば、前記積込作業において前記油圧ショベルが配置される地面と前記ダンプトラックが配置される地面との高低差や、前記積込作業において前記バケットにより掘削される前記作業の対象物である土砂と前記ダンプトラックが配置される地面との高低差は、作業現場により異なる。このため、前記特許文献１の技術では、前記油圧ショベルのオペレータは前記作業現場の状況に応じて前記基準高さの設定を変更するという煩雑な設定作業が必要である。

本発明は、作業現場の状況に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、バケットなどのアタッチメントから移動先の上で解放される対象物の荷重を取得することができる作業機械を提供することを目的とする。

提供されるのは、作業の対象物を保持する保持作業と、保持された前記対象物を移動先の上に移動させる移動作業と、前記移動先の上で前記対象物を解放する解放作業と、を行う作業機械である。この作業機械は、機体と、前記機体に起伏可能に支持されるブームと前記対象物を保持することが可能なアタッチメントとを含む作業装置と、前記アタッチメ
ントにより保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部と、予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する予測荷重決定部と、を備える。前記予測荷重決定条件は、前記ブームが起立方向に作動するブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件が満たされること含む。
また、作業機械は、作業の対象物を保持する保持作業と、保持された前記対象物を移動先の上に移動させる移動作業と、前記移動先の上で前記対象物を解放する解放作業と、を行うものであり、機体と、前記機体に起伏可能に支持されるブームと前記対象物を保持することが可能なアタッチメントとを含む作業装置と、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部と、予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する予測荷重決定部と、を備える。前記予測荷重決定条件は、前記ブームが起立方向に作動するブーム上げ動作の速度が前記保持作業において減少するという条件が満たされること含む。

この作業機械では、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件が満たされることを含む前記予測荷重決定条件又は前記保持作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件が満たされることを含む前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重が決定されるので、作業現場に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、前記アタッチメントから前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の前記予測荷重を取得することができる。

前記作業機械において、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件が満たされることであり、前記予測荷重決定部は、前記移動作業において前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重を決定するように構成されている場合には次のような作用効果を奏する。

この態様では、前記予測荷重が前記保持作業において決定される場合に比べて、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じることを抑制できる。具体的には、前記解放作業の前に行われる前記移動作業では、当該移動作業中に例えば前記アタッチメントに生じる振動によって前記アタッチメントに保持される土砂などの前記対象物の一部が前記アタッチメントから落下することがある。従って、前記保持作業の後に行われる前記移動作業において前記予測荷重が決定されることは、前記予測荷重が前記保持作業において決定される場合に比べて、前記予測荷重の決定のタイミングを前記解放作業が開始されるタイミングに近づけることを可能にする。これにより、前記予測荷重と前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間に生じるずれを小さくすることが可能になる。

ところで、前記作業機械の一例である前記油圧ショベルのオペレータは、前記掘削作業（前記保持作業の一例）を行った後、前記解放作業の開始前に、前記バケット（前記アタッチメントの一例）に保持された土砂（前記対象物の一例）の一部を当該バケットから解放することにより前記バケットに保持された前記土砂の量を減少させ、前記ダンプトラック（前記移動先の一例）の上で解放する前記対象物の量（解放量）を調節する動作のための操作（減少操作）を行う場合がある。仮に、このような減少操作が、前記予測荷重の決定後でかつ前記解放作業の開始前に行われると、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じる場合がある。従って、前記減少操作が行われる場合には、前記作業機械は、さらに以下の構成を備えることが好ましい。

すなわち、前記作業機械は、前記予測荷重を更新する予測荷重更新部と、前記解放作業において前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重としての確定荷重を決定するために予め設定された確定荷重決定条件が満たされた場合に、前記予測荷重を前記確定荷重として決定する確定荷重決定部と、をさらに備え、前記予測荷重更新部は、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、予め設定された予測荷重更新条件が満たされた場合に、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重を更新し、前記予測荷重更新条件は、予め設定された第１の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われるという条件が満たされることを含み、前記第１の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の量を減少させるための操作であってもよい。

この態様では、前記第１の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われる場合、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重が更新されるので、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じることを抑制できる。

前記作業機械において、前記予測荷重更新条件は、前記第１の減少操作が完了してから予め設定された第２の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上であるという条件が満たされることをさらに含み、前記第２の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の量を減少させるための操作であり、前記第１の減少操作の完了後に行われる操作であってもよい。

この態様では、前記予測荷重の更新の要否がより適切に判定される。具体的には次の通りである。この態様では、前記予測荷重更新部は、前記第１の減少操作が完了してから前記第２の減少操作が開始されるまでの経過時間の大小に基づいて前記予測荷重の更新の要否を判定する。具体的に、前記経過時間が前記時間閾値以上である場合には、前記第１の減少操作と前記第２の減少操作とが互いに間欠的な操作であり、前記第１の減少操作が前記解放量を調節する動作を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が必要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされることを含む前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重を更新する。一方、前記経過時間が前記時間閾値よりも小さい場合には、前記第１の減少操作と前記第２の減少操作とが一連の操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記第１の減少操作に伴う前記予測荷重の更新は不要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされない場合、前記予測荷重を更新しない。

前記作業機械において、前記確定荷重決定条件は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重が予め設定された荷重閾値以下であるという条件が満たされることを含んでいてもよい。

この態様では、前記荷重が前記荷重閾値以下に減少した場合に前記解放作業が行われたとみなし、前記予測荷重を前記確定荷重として決定することができる。

前記作業機械において、前記第１の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の少なくとも一部を解放する動作を前記アタッチメントに行わせるための操作であるアタッチメント解放操作を含んでいてもよい。

この態様では、前記アタッチメント解放操作が行われた場合に前記予測荷重を適切に更新することができる。

また、前記作業機械において、前記作業装置は、前記ブームの先端部に回動可能に取り付けられるアームであって当該アームの先端部に前記アタッチメントが取り付けられるアームをさらに含み、前記アタッチメントは、バケットにより構成され、前記第１の減少操作は、前記アームの先端が前記ブームから離れる方向に前記アームを押し出すための操作であるアーム押し操作をさらに含み、前記予測荷重更新部は、前記第１の減少操作のうち前記アタッチメント解放操作及び前記アーム押し操作の少なくとも一方が行われた場合に、前記予測荷重を更新するように構成されていてもよい。

この態様では、前記アタッチメント解放操作及び前記アーム押し操作の少なくとも一方が行われた場合に前記予測荷重を適切に更新することができる。

以上のように、本発明によれば、作業現場の状況に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、アタッチメントから移動先の上で解放される対象物の荷重を取得することができる作業機械が提供される。

本発明の実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを示す側面図である。 前記油圧ショベルに搭載されるコントローラ及びこれにより制御される回路の構成を示す図である。 前記コントローラにより実行される制御動作を示すフローチャートである。 前記制御動作において、前記ブーム上げ動作の速度、前記バケット押し操作の操作量（操作信号）、及び前記バケットに保持される土砂の荷重のそれぞれの経時変化の一例を示すグラフである。 前記油圧ショベルによる土砂の積込作業、及び前記制御動作により表示装置に表示される内容の一例を示す図である。 前記油圧ショベルによる土砂の積込作業、及び前記制御動作により表示装置に表示される内容の一例を示す図である。

本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを示す。図２は、前記油圧ショベルに搭載されるコントローラ及びこれにより制御される回路の構成を示す図である。

図１及び図２に示すように、油圧ショベル１０は、下部走行体１１と、前記下部走行体１１に旋回可能に搭載される上部旋回体１２と、前記上部旋回体１２に搭載される作業装置１３と、複数の油圧アクチュエータと、少なくとも一つの油圧ポンプ２１と、パイロットポンプ２２と、複数の操作装置と、複数の制御弁と、複数の圧力センサと、姿勢検出部と、コントローラ５０と、を備える。

前記下部走行体１１及び前記上部旋回体１２は、前記作業装置１３を支持する機体を構成する。前記下部走行体１１は、前記油圧ショベル１０を走行させるための図略の走行装置を有し、地面Ｇの上を走行することができる。前記上部旋回体１２は、旋回フレーム１２Ａと、その上に搭載されるエンジンルーム１２Ｂ及びキャブ１２Ｃとを含む。前記エンジンルーム１２Ｂはエンジンを収容し、前記キャブ１２Ｃには、オペレータが着座する座席、種々の操作レバー、操作ペダルなどが配置されている。

前記作業装置１３は、土砂をダンプトラックに積み込むための積込作業を行うことが可能な複数の可動部を含む。前記複数の可動部は、ブーム１４、アーム１５及びバケット１６を含む。前記土砂は、作業の対象物の一例であり、前記ダンプトラックは、移動先の一例であり、前記バケット１６は、アタッチメントの一例である。

前記積込作業は、前記土砂を掘削して前記バケット１６に保持する保持作業（掘削作業）と、保持された前記土砂を前記ダンプトラックの真上に移動する移動作業と、前記ダンプトラックの上で前記土砂を解放する解放作業（排土作業）と、を含む。前記解放作業において解放された前記土砂は、前記バケット１６から落下して前記ダンプトラックに積み込まれる。

前記ブーム１４は、図１の矢印Ａ１に示されるように起伏可能すなわち水平軸回りに回動可能となるように前記旋回フレーム１２Ａの前部に支持される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記アーム１５は、図１の矢印Ａ２に示されるように水平軸回りに回動可能となるように前記ブーム１４の先端部に取り付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記バケット１６は、図１の矢印Ａ３に示されるように水平軸周りに回動可能となるように前記アーム１５の先端部に取り付けられる基端部を有する。

前記複数の油圧アクチュエータは、複数の油圧シリンダと、旋回モータ２０と、を含む。前記複数の油圧シリンダは、前記ブーム１４を動かすための少なくとも一つのブームシリンダ１７と、前記アーム１５を動かすためのアームシリンダ１８と、前記バケット１６を動かすためのバケットシリンダ１９と、を含む。図２では、１つの油圧ポンプ２１のみが図示されているが、前記油圧ショベル１０は、複数の油圧ポンプを備えていてもよい。

前記少なくとも一つのブームシリンダ１７は、前記上部旋回体１２と前記ブーム１４との間に介在し、前記油圧ポンプ２１から吐出される作動油の供給を受けることにより伸長又は収縮し、これにより、前記ブーム１４を前記矢印Ａ１で示す起立方向又は倒伏方向に回動させる。

前記アームシリンダ１８は、前記ブーム１４と前記アーム１５との間に介在し、前記作動油の供給を受けることにより伸長又は収縮し、これにより、前記アーム１５を前記矢印Ａ２で示すアーム引き方向又はアーム押し方向に回動させる。前記アーム引き方向は、前記アーム１５の先端が前記ブーム１４に近づく方向であり、前記アーム押し方向は、前記アーム１５の先端が前記ブーム１４から離れる方向である。

前記バケットシリンダ１９は、前記アーム１５と前記バケット１６との間に介在し、前記作動油の供給を受けることにより伸長又は収縮し、これにより、前記バケット１６を前記矢印Ａ３で示すバケット引き方向又はバケット押し方向に回動させる。前記バケット引き方向は、図１に示す前記アーム１５の長手方向を示す直線１５ａと、前記バケット１６の方向を示す直線１６ａとのなす角度θ３が小さくなる方向であり、前記バケット押し方向は、前記角度θ３が大きくなる方向である。

前記旋回モータ２０は、前記作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体１２を旋回させるように作動する油圧モータである。当該旋回モータ２０は、前記作動油の供給を受けて回転する図略の出力軸を有し、当該出力軸は上部旋回体１２を左右双方向に旋回させるように上部旋回体１２に連結されている。具体的に、前記旋回モータ２０は、一対のポートを有し、これらのうちの一方のポートへの作動油の供給を受けることにより当該一方のポートに対応する方向に前記出力軸が回転するとともに他方のポートから作動油を排出する。

図２に示すように、前記複数の操作装置は、ブーム操作装置６１と、アーム操作装置６２と、バケット操作装置６３と、旋回操作装置６４と、を含む。これらの操作装置６１～６４は、オペレータの操作を受ける操作レバー６１Ａ～６４Ａをそれぞれ有する。各操作装置は、油圧式の操作装置により構成されていてもよく、電気式の操作装置により構成されていてもよい。一つの操作レバーが複数の操作レバーを兼ねていてもよい。例えば、オペレータが着座する座席の前方右側に右側操作レバーを設け、前後方向に操作された場合にブームレバーとして機能し、かつ、左右方向に操作された場合にバケットレバーとして機能してもよい。同様に、前記座席の前方左側に左側操作レバーを設け、前後方向に操作された場合にアームレバーとして機能し、かつ、左右方向に操作された場合に旋回レバーとして機能してもよい。レバーパターンは、オペレータの操作指示によって任意に変更されてもよい。図２は、前記操作装置６１～６４が電気式の操作装置により構成される場合の回路構成を示している。

前記複数の制御弁は、ブーム制御弁４１と、アーム制御弁４２と、バケット制御弁４３と、旋回制御弁４４と、一対のブーム電磁比例弁４５と、一対のアーム電磁比例弁４６と、一対のバケット電磁比例弁４７と、一対の旋回電磁比例弁４８と、を含む。

例えば、前記バケット操作装置６３の前記操作レバー６３Ａが操作されると、前記操作レバー６３Ａの操作量及び操作方向に関する情報は電気信号（操作信号）に変換されてコントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、前記操作信号に対応した指令信号（指令電流）を、前記一対のバケット電磁比例弁４７のうちの前記操作レバー６３Ａの操作方向に対応するバケット電磁比例弁４７に入力する。当該バケット電磁比例弁４７は、前記パイロットポンプ２２が吐出するパイロット油の圧力を前記指令信号に応じて減圧し、減圧されたパイロット圧を、前記バケット制御弁４３における一対のパイロットポートの一方に導く。これにより、前記バケット制御弁４３は、前記パイロット圧が入力される前記パイロットポートに対応する方向に、前記パイロット圧の大きさに対応するストロークで開弁する。その結果、前記油圧ポンプ２１から吐出される作動油が、前記ストロークに対応する流量で前記バケットシリンダ１９のヘッド側室又はロッド側室に供給されることが許容される。なお、他の操作装置６１，６２，６４の操作レバーが操作された場合の動作は、上記と同様であるので説明を省略する。

なお、各操作装置が油圧式である場合の油圧回路図は省略するが、その場合、前記油圧ショベル１０の油圧回路は次のように動作する。例えば前記バケット操作装置６３の前記操作レバー６３Ａが操作されると、前記パイロットポンプ２２からのパイロット一次圧が前記バケット操作装置６３のリモコン弁において前記操作レバー６３Ａの操作量に応じて減圧され、減圧されたパイロット圧が前記リモコン弁から出力される。出力されたパイロット圧は、前記バケット制御弁４３における一対のパイロットポートの一方に入力される。これにより、前記バケット制御弁４３は、前記パイロット圧が入力される前記パイロットポートに対応する方向に、前記パイロット圧の大きさに対応するストロークで開弁する。その結果、前記油圧ポンプ２１から吐出される作動油が、前記ストロークに対応する流量で前記バケットシリンダ１９のヘッド側室又はロッド側室に供給されることが許容される。

前記複数の圧力センサは、図２に示すように、前記ブームシリンダ１７のヘッド圧を検出するための圧力センサ３５と、前記ブームシリンダ１７のロッド圧を検出するための圧力センサ３６と、を含む。

前記姿勢検出部は、前記ブーム１４の姿勢情報を検出可能なブーム姿勢検出装置３１と、前記アーム１５の姿勢情報を検出可能なアーム姿勢検出装置３２と、前記バケット１６の姿勢情報を検出可能なバケット姿勢検出装置３３と、を含む。本実施形態では、これらの姿勢検出装置３１，３２，３３のそれぞれは、例えば、慣性計測装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：ＩＭＵ）により構成される。

なお、前記姿勢検出部は、ストロークセンサにより構成されていてもよく、角度センサにより構成されていてもよく、衛星測位システムを利用した位置検出装置により構成されていてもよい。すなわち、前記ブーム１４の姿勢、前記アーム１５の姿勢、及び前記バケット１６の姿勢は、例えば、前記ブームシリンダ１７、前記アームシリンダ１８、及び前記バケットシリンダ１９のストロークを検出する前記ストロークセンサにより得られるストローク値に基づいて演算されてもよい。また、前記ブーム１４の姿勢、前記アーム１５の姿勢、及び前記バケット１６の姿勢は、例えば、前記ブーム１４の前記基端部の回動軸、前記アーム１５の前記基端部の回動軸、及び前記バケット１６の前記基端部の回動軸にそれぞれ設けられた前記角度センサにより得られる角度値に基づいて演算されてもよい。また、前記ブーム１４の姿勢、前記アーム１５の姿勢、及び前記バケット１６の姿勢は、例えば、ＧＮＳＳセンサのような衛星測位システムを利用した前記位置検出装置により得られる検出値に基づいて演算されてもよい。

上記のような姿勢検出部により検出された前記ブーム１４の姿勢、前記アーム１５の姿勢、及び前記バケット１６の姿勢に関する姿勢情報（姿勢信号）は、コントローラ５０に入力される。

前記コントローラ５０（メカトロコントローラ）は、例えばＣＰＵ、メモリなどを備えるコンピュータにより構成され、操作判定部５１と、姿勢演算部５２と、速度演算部５３と、荷重演算部５４と、予測荷重決定部５５と、予測荷重更新部５６と、確定荷重決定部５７と、荷重情報出力部５８と、を機能として有する。

前記操作判定部５１は、前記複数の操作装置６１～６４のそれぞれの操作レバーに操作が与えられたか否かを判定する。前記複数の操作装置６１～６４のそれぞれが図２に示すような前記電気式の操作装置である場合、前記操作装置６１～６４のそれぞれは、対応する操作レバーに与えられる操作量及び操作方向に応じた前記操作信号を前記コントローラ５０に入力する。前記操作判定部５１は、入力された前記操作信号に基づいて、対応する操作装置の操作レバーに操作が与えられたこと、具体的には、前記操作レバーに与えられた前記操作量及び前記操作方向を判定することができる。

具体的に、本実施形態では、前記操作判定部５１は、前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａに前記ブームシリンダ１７を伸長させるブーム上げ操作又は前記ブームシリンダ１７を収縮させるブーム下げ操作が与えられたこと、前記アーム操作装置６２の前記操作レバー６２Ａに前記アームシリンダ１８を伸長させるアーム引き操作又は前記アームシリンダ１８を収縮させるアーム押し操作が与えられたこと、前記バケット操作装置６３の前記操作レバー６３Ａに前記バケットシリンダ１９を伸長させるバケット引き操作及び前記バケットシリンダ１９を収縮させるバケット押し操作が与えられたこと、前記旋回操作装置６４の前記操作レバー６４Ａに前記上部旋回体１２を旋回させる右旋回操作又は左旋回操作が与えられたこと、をそれぞれ判定することができる。前記複数の操作装置６１～６４のそれぞれが前記電気式の操作装置である場合、前記操作判定部５１は、前記複数の操作装置６１～６４の操作レバー６１Ａ～６４Ａに与えられる操作を検出可能な操作検出部を構成する。

前記操作装置６１～６４のそれぞれが前記油圧式の操作装置である場合、前記油圧ショベル１０は、前記複数の操作装置６１～６４のそれぞれの前記操作レバーに与えられる操作量に応じて前記リモコン弁から出力されるパイロット圧を検出する図略の複数のパイロット圧センサを備える。複数のパイロット圧センサのそれぞれは、検出したパイロット圧に対応する信号である操作信号を前記コントローラ５０に入力する。前記操作判定部５１は、入力された前記操作信号に基づいて、対応する操作装置の操作レバーに操作が与えられたこと、具体的には、前記操作レバーに与えられた前記操作量及び前記操作方向を判定することができる。前記複数の操作装置６１～６４のそれぞれが前記油圧式の操作装置である場合、前記複数のパイロット圧センサと前記操作判定部５１は、前記複数の操作装置６１～６４の操作レバー６１Ａ～６４Ａに与えられる操作を検出可能な操作検出部を構成する。

前記姿勢演算部５２は、前記姿勢検出部から入力される前記姿勢信号に基づいて、前記ブーム１４の姿勢、前記アーム１５の姿勢、及び前記バケット１６の姿勢のそれぞれを演算する。前記姿勢演算部５２は、前記ブーム１４の姿勢、前記アーム１５の姿勢、及び前記バケット１６の姿勢として、例えば図１に示すブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３を、前記姿勢信号に基づいてそれぞれ演算してもよい。

前記ブーム角度θ１は、例えば、前記ブーム１４の方向を示す直線１４ａと、前記上部旋回体１２の旋回中心軸Ｃに直交する平面Ｐとのなす角度であってもよい。前記アーム角度θ２は、前記アーム１５の方向を示す前記直線１５ａと、前記直線１４ａとのなす角度であってもよい。前記バケット角度θ３は、前記バケット１６の方向を示す前記直線１６ａと、前記直線１５ａとのなす角度であってもよい。前記直線１４ａは、前記ブーム１４の前記基端部の回動軸と、前記ブーム１４の前記先端部の回動軸（前記アーム１５の前記基端部の回動軸）とを結ぶ直線であってもよい。前記直線１５ａは、前記アーム１５の前記基端部の回動軸と前記アーム１５の前記先端部の回動軸（前記バケット１６の前記基端部の回動軸）とを結ぶ直線であってもよい。前記直線１６ａは、前記バケット１６の前記基端部の回動軸と前記バケット１６の先端部１６Ｅとを結ぶ直線であってもよい。

前記速度演算部５３は、前記ブーム１４が前記起立方向に作動するブーム上げ動作の速度を演算する。前記速度演算部５３は、周期的に取得される複数の前記ブーム角度θ１に基づいて、前記ブーム角度θ１の変化量を、その変化した時間で割り算することにより前記ブーム上げ動作の速度（角速度）を演算してもよい。また、前記ブーム姿勢検出装置３１が前記ストロークセンサにより構成される場合、前記速度演算部５３は、周期的に取得される前記ブームシリンダ１７の複数のストローク値に基づいて、ストローク値の変化量を、その変化した時間で割り算することにより前記ブームシリンダ１７の伸長速度を演算し、演算された前記伸長速度に基づいて前記ブーム上げ動作の速度を演算してもよい。

前記荷重演算部５４は、前記バケット１６に保持される前記対象物の荷重を例えば以下のようにして算出する。なお、前記対象物の荷重は、以下の演算方法に限られず、他の公知の手段を用いて演算することが可能である。

本実施形態では、前記荷重演算部５４は、前記バケット１６に保持される前記対象物の荷重を次の式（１）に基づいて算出する。

Ｍ＝Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｗ×Ｌ ・・・（１）
式（１）において、Ｍは、前記ブームシリンダ１７のブームフートピン回りのモーメントである。Ｍ１は、前記ブーム１４の前記ブームフートピン回りのモーメントである。Ｍ２は、前記アーム１５の前記ブームフートピン回りのモーメントである。Ｍ３は、前記バケット１６の前記ブームフートピン回りのモーメントである。Ｗは、前記バケット１６に保持される土砂等の対象物の荷重である。Ｌは、前記ブームフートピンから前記バケット１６の基端部までの水平方向の距離である。

前記モーメントＭは、ブームシリンダ１７のヘッド圧とロッド圧とから算出される。前記モーメントＭ１は、前記ブーム１４の重心と前記ブームフートピンとの間の距離と、前記ブーム１４の重量との積により算出される。前記モーメントＭ２は、前記アーム１５の重心と前記ブームフートピンとの間の距離と、前記アーム１５の重量との積により算出される。前記モーメントＭ３は、前記バケット１６の重心と前記ブームフートピンとの間の距離と、前記バケットの重量との積により算出される。

前記ブーム１４の重心の位置、前記アーム１５の重心の位置、及び前記バケット１６の重心の位置のそれぞれは、前記姿勢検出部により検出される前記作業装置１３の姿勢に関する情報に基づいて算出される。前記ブームシリンダ１７の前記ヘッド圧は、圧力センサ３５により検出され、前記ブームシリンダ１７の前記ロッド圧は、圧力センサ３６により検出される。前記水平方向の距離Ｌは、前記姿勢検出部により検出される前記作業装置１３の姿勢に関する情報に基づいて算出される。

なお、本実施形態では、前記姿勢検出部、前記圧力センサ３５，３６、前記姿勢演算部５２及び前記荷重演算部５４は、前記バケット１６により保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部を構成する。

前記予測荷重決定部５５は、予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する。

前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件（ブーム上げ速度減少条件）により構成される。前記予測荷重決定部５５は、前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたか否かを、例えば次のように判定することができる。

前記移動作業において前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａに戻し操作が与えられたことを示す戻し操作信号が前記コントローラ５０に入力されると、前記操作判定部５１は、前記戻し操作が行われたと判定し、前記予測荷重決定部５５は、前記操作判定部５１の上記判定に基づいて、前記予測荷重決定条件を構成する前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたと判定する。具体的には次の通りである。

前記保持作業の完了後に行われる前記移動作業において、オペレータは、前記ブーム上げ動作が行われるように前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａを中立位置から所定の方向に傾斜させるブーム上げ操作を前記操作レバー６１Ａに与え、当該操作レバー６１Ａが傾斜した状態で当該操作レバー６１Ａを一定位置（例えばフルレバーの位置）に保持する。そして、オペレータは、前記バケット１６が前記ダンプトラック（移動先）の上の目標位置に近づいたことを認識すると、前記操作レバー６１Ａを前記一定位置から前記中立位置側に戻す前記戻し操作を行う。これにより、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める。前記戻し操作信号は、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度の減少を判別可能な速度減少判別信号の一例である。

前記ブーム操作装置６１が前記電気式の操作装置である場合、前記戻し操作信号は、前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａに前記戻し操作が与えられたときに前記ブーム操作装置６１から前記コントローラ５０に入力される前記操作信号である。また、前記ブーム操作装置６１が前記油圧式の操作装置である場合、前記戻し操作信号は、前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａに前記戻し操作が与えられたときに前記パイロット圧センサから前記コントローラ５０に入力される前記操作信号（前記パイロット圧センサにより検出されるパイロット圧に対応する前記操作信号）である。

また、前記予測荷重決定部５５は、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少し始めたと判定した場合に、前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたと判定することもできる。具体的に、前記予測荷重決定部５５は、前記速度演算部５３により周期的に演算される前記ブーム上げ動作の速度（速度信号）に基づいて前記ブーム上げ動作の速度が減少し始めたこと、すなわち、前記ブーム上げ動作の加速度がマイナスに変化したことを判定することができる。前記速度信号は、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度の減少を判別可能な速度減少判別信号の一例である。

前記予測荷重の決定は、前記予測荷重決定部５５により前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたと判定されたことをトリガーとして行われる。

具体的に、前記予測荷重決定部５５は、例えば、前記予測荷重決定条件が満たされたと判定した場合、その判定をトリガーとして前記荷重取得部が取得する前記対象物の荷重（前記バケット１６が保持する前記対象物の荷重）を、前記予測荷重として決定してもよい。また、前記予測荷重決定部５５は、例えば、前記予測荷重決定条件が満たされたと判定した場合、前記保持作業の完了後に取得されて記憶された荷重を、前記予測荷重として決定してもよい。前記保持作業の完了後に取得されて記憶された荷重が複数存在する場合、例えば当該複数の荷重の平均値を、前記予測荷重として決定してもよい。

前記予測荷重更新部５６は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重を更新する。

前記確定荷重決定部５７は、確定荷重を決定するために予め設定された確定荷重決定条件が満たされた場合に、前記予測荷重を前記対象物の前記確定荷重として決定する。前記確定荷重は、前記解放作業において前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重として確定される前記対象物の荷重である。

前記予測荷重更新部５６は、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、予め設定された予測荷重更新条件が満たされた場合に、前記予測荷重を更新する。

前記予測荷重更新条件は、前記バケット１６により保持される前記対象物の量を減少させるための予め設定された第１の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われるという条件（減少操作条件）と、時間条件と、により構成される。

本実施形態では、前記第１の減少操作は、前記バケット押し操作と前記アーム押し操作とを含む。前記バケット押し操作はアタッチメント解放操作の一例である。前記バケット押し操作及び前記アーム押し操作のそれぞれは、解放量調節動作を行うための操作、及び前記解放作業を行うための操作の何れにも該当し得る操作である。前記解放量調節動作は、前記保持作業を行った後に、前記バケット１６に保持された土砂（対象物）の一部を当該バケット１６から解放することにより前記バケット１６に保持された前記土砂の量を減少させ、前記ダンプトラックの上で解放する前記対象物の量（解放量）を調節するための動作である。

前記予測荷重更新部５６は、前記減少操作条件が満たされたか否かを、例えば次のように判定することができる。前記バケット操作装置６３の前記操作レバー６３Ａに前記バケット押し操作が与えられたことを示す操作信号（バケット押し操作信号）、及び前記アーム操作装置６２の前記操作レバー６２Ａに前記アーム押し操作が与えられたことを示す操作信号（アーム押し操作信号）の少なくとも一方の操作信号が前記コントローラ５０に入力されると、前記操作判定部５１は、前記第１の減少操作が行われたと判定し、前記予測荷重更新部５６は、前記減少操作条件が満たされたと判定する。

前記時間条件は、例えば、前記第１の減少操作が完了してから第２の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上であるという条件であってもよい。

前記第２の減少操作は、前記バケット１６により保持される前記対象物の量を減少させるための予め設定された操作であり、前記第１の減少操作の完了後に行われる操作である。本実施形態では、前記第２の減少操作は、前記第１の減少操作と同じ操作である。すなわち、前記第２の減少操作は、前記バケット押し操作と前記アーム押し操作とを含む。本実施形態では、前記予測荷重更新部５６は、前記第１の減少操作が完了してから第２の減少操作が開始されるまでの経過時間の大小に基づいて前記予測荷重の更新の要否を判定する。具体的に、前記経過時間が前記時間閾値以上である場合には、前記第１の減少操作と前記第２の減少操作とが互いに間欠的な操作であり、前記第１の減少操作が前記解放量調節動作を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が必要である。従って、前記予測荷重更新部５６は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされることを含む前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重を更新する。一方、前記経過時間が前記時間閾値よりも小さい場合には、前記第１の減少操作と前記第２の減少操作とが一連の操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記第１の減少操作に伴う前記予測荷重の更新は不要である。従って、前記予測荷重更新部５６は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされない場合、前記予測荷重を更新しない。

前記予測荷重更新部５６は、前記第１の減少操作が完了してから前記第２の減少操作が開始されるまでの経過時間を計測する機能を有する。

前記予測荷重更新部５６は、前記予測荷重の決定後に、前記バケット押し操作が前記操作レバー６３Ａに与えられたこと及び前記アーム押し操作が前記操作レバー６２Ａに与えられたことの少なくとも一方が前記操作判定部５１によって判定され、かつ、前記第１の減少操作が完了してから前記第２の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上である場合に、前記予測荷重を更新する。

前記予測荷重の更新は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて行われる。

具体的に、前記予測荷重更新部５６は、例えば、前記予測荷重の決定後に、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされた場合、その判定をトリガーとして前記荷重取得部が取得する前記対象物の荷重（前記バケット１６が保持する前記対象物の荷重）を、前記予測荷重として更新してもよい。また、前記予測荷重更新部５６は、例えば、前記予測荷重の決定後に、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされた場合、前記予測荷重の決定後に取得されて記憶された荷重を、前記予測荷重として更新してもよい。前記予測荷重の決定後に取得されて記憶されたた荷重が複数存在する場合、例えば当該複数の荷重の平均値を、前記予測荷重として更新してもよい。

前記確定荷重決定条件は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重が予め設定された荷重閾値以下であるという条件を含む。この荷重閾値は、例えばゼロよりも大きな値に設定される。具体的に、前記解放作業（排土作業）において前記バケット押し操作が行われると、前記バケット１６に保持されていた土砂の大半は当該バケット１６から前記ダンプトラックに落下するが、前記バケットに付着した土砂が前記バケットに残存する場合がある。このような場合でも、前記確定荷重決定部５７が前記予測荷重を前記対象物の荷重として確定することができるように、前記荷重閾値は、ゼロよりも大きな値に設定される。また、前記荷重閾値は、前記荷重取得部により得られる荷重の精度を考慮したゼロよりも大きな値に設定されてもよい。

前記確定荷重決定部５７は、前記予測荷重の決定後に、前記予測荷重の更新が行われていない段階で、前記確定荷重決定条件が満たされた場合、前記予測荷重決定部５５が決定した前記予測荷重を前記対象物の確定荷重として決定する。一方、前記確定荷重決定部５７は、前記予測荷重の決定後に、前記予測荷重の更新が行われ、その後に前記確定荷重決定条件が満たされた場合、前記予測荷重更新部５６が更新した前記予測荷重を前記対象物の確定荷重として決定する。前記予測荷重の更新が複数回行われた場合、前記確定荷重決定部５７は、前記予測荷重更新部５６が更新した直近の前記予測荷重を前記対象物の確定荷重として決定する。

前記荷重情報出力部５８は、決定された前記確定荷重に関する情報を表示装置７０に出力する。前記荷重情報出力部５８は、前記確定荷重に関する情報の他、例えば、前記保持作業が行われているときの前記バケット１６が保持する土砂（対象物）の荷重をリアルタイムで出力してもよい。また、前記荷重情報出力部５８は、前記積込作業において、前記ダンプトラックに排土された土砂の荷重の累積値、前記ダンプトラックに排土する土砂の目標積み込み量、前記ダンプトラックに排土した回数などを出力してもよい。

前記表示装置７０は、前記油圧ショベル１０のキャブ１２Ｃにおいてオペレータが視認可能な位置に配置されていてもよい。前記表示装置７０が上記のような各種情報を表示することにより、オペレータは、前記ダンプトラックへの目標積み込み量（積込み目標）に対するその時点での差分（解放可能な対象物の残量）と、その時点でバケット１６が保持している土砂（対象物）の荷重と、をリアルタイムで把握することができる。そして、前記排土可能な残量よりも前記バケット１６が保持している土砂（対象物）の荷重の方が大きい場合には、オペレータは、前記解放量調節動作が行われるように前記操作装置の操作レバーを操作し、前記バケット１６から前記対象物の一部をこぼして調節する。その後、オペレータは、前記解放作業を行うことにより、前記ダンプトラックに前記目標積み込み量に近い土砂（対象物）を積み込むことができる。

なお、前記表示装置７０は、前記油圧ショベル１０とは別の場所にあるパーソナルコンピュータやモバイル情報端末などの表示装置を構成するものであってもよい。

図３は、前記コントローラ５０により実行される制御動作を示すフローチャートである。

前記コントローラ５０が、前記積込作業のうちの前記保持作業が完了したことを示す信号の入力を受けると（ステップＳ１）、前記コントローラ５０は、図３に示すステップＳ２～Ｓ７の制御動作を行う。前記保持作業が完了したことを示す信号は、前記保持作業の具体的な内容に応じて種々の態様を取り得るため、特に限定されるものではないが、具体例を挙げると次の通りである。

本実施形態では、前記積込作業は、前記保持作業（掘削作業）と、前記移動作業と、前記解放作業（排土作業）と、を含む。前記保持作業は、土砂を掘削して前記バケット１６に保持する作業である。従って、前記保持作業において、オペレータは、前記ブーム上げ操作、前記アーム引き操作、及び前記バケット引き操作を行う一方で、前記上部旋回体１２を旋回させるための旋回操作を行わない。前記保持作業の次に行われる前記移動作業は、土砂を保持した前記バケット１６をダンプトラックの真上に移動するために、前記上部旋回体１２を平面視で例えば約９０°旋回させながら、前記バケット１６を前記ダンプトラックよりも上方に移動する作業である。従って、前記移動作業が開始されるときには、前記オペレータは前記旋回操作を行う。この場合、前記コントローラ５０には、前記旋回操作装置６４の前記操作レバー６４Ａが操作されたことを示す操作信号（旋回操作信号）が入力され、前記操作判定部５１は、前記旋回操作が行われたと判定し、前記コントローラ５０は、前記保持作業が完了したと判定する（ステップＳ１）。

また、前記保持作業（掘削作業）が行われると、前記バケット１６は掘削した土砂を保持するので、前記荷重取得部により取得される荷重は、前記保持作業の開始前に比べて大きくなる。従って、前記コントローラ５０は、前記荷重取得部により取得される荷重が予め設定された閾値（保持作業完了判定閾値）以上である場合に、前記保持作業が完了したと判定してもよい（ステップＳ１）。

図４は、図３に示す前記制御動作において、前記ブーム上げ動作の速度、前記バケット押し操作の操作量（操作信号）、及び前記バケット１６に保持される土砂（対象物）の荷重のそれぞれの経時変化の一例を示すグラフである。図４は、４つのデータを、時間軸（横軸）を揃えて表示したものである。

図４の１段目のデータは、前記ブーム上げ動作の速度の経時変化を示すものである。前記ブーム上げ動作の速度は、上述したように前記速度演算部５３により演算されるものである。前記ブーム上げ動作の速度の経時変化の挙動は、前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａに与えられる前記ブーム上げ操作の操作量の経時変化の挙動とほぼ一致する。従って、図４の前記１段目のデータは、前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａに与えられる前記ブーム上げ操作の操作量の経時変化であってもよい。

前記保持作業の完了後に行われる前記移動作業において、オペレータは、前記ブーム上げ動作が行われるように前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａを中立位置から所定の方向に傾斜させるブーム上げ操作を前記操作レバー６１Ａに与え（図４の点Ａで示す時点）、当該操作レバー６１Ａが傾斜した状態で当該操作レバー６１Ａを一定位置（例えばフルレバーの位置）に保持する。これにより、前記ブーム上げ動作の速度は、次第に上昇し、最高速度に達すると（図４の点Ｂで示す時点）、その後はほぼ一定値に維持される。なお、図示は省略するが、オペレータは、必要に応じて、前記ブーム上げ動作と同時に前記旋回動作が行われるように前記旋回操作装置６４の前記操作レバー６４Ａを中立位置から所定の方向に傾斜させる旋回操作を前記操作レバー６４Ａに与え、当該操作レバー６４Ａが傾斜した状態で当該操作レバー６４Ａを一定位置（例えばフルレバーの位置）に保持する。

そして、オペレータは、前記バケット１６が前記ダンプトラック（移動先）の上の目標位置に近づいたことを認識すると、前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａを前記一定位置から前記中立位置側に戻す前記戻し操作を行う（図４の点Ｃで示す時点）。これにより、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める。当該戻し操作は、例えば、前記操作レバー６１Ａを前記一定位置から前記中立位置まで連続的に戻すような操作であってもよい。また、前記戻し操作は、例えば、前記操作レバー６１Ａを前記一定位置からハーフレバーの位置（前記一定位置と前記中立位置との間の位置）まで戻した状態で保持し、その後、当該ハーフレバーの位置から前記中立位置まで戻すような操作であってもよい。なお、オペレータは、必要に応じて、前記旋回操作装置６４の前記操作レバー６４Ａを前記一定位置から前記中立位置側に戻す戻し操作も行う。これらの操作レバー６１Ａ，６４Ａの戻し操作により、前記ブーム上げ動作及び前記旋回動作が停止する（図４の点Ｄで示す時点）。

本実施形態では、図４の点Ｃで示す時点において前記ブーム上げ動作の速度の減少が開始されて前記予測荷重決定条件が満たされると、前記予測荷重決定部５５は、前記予測荷重を決定する。

図４の点Ｄで示す時点（停止時点）において、前記土砂を保持した前記バケット１６は、前記ダンプトラックの真上、すなわち、平面視で前記ダンプトラックに重なる位置に配置されていてもよく、平面視で前記ダンプトラックに対してずれた位置に配置されていてもよい。

具体的に、後述する図４の３段目のデータで示される動作（第１のパターンの動作）が行われる場合、前記バケット１６は、前記ダンプトラックの真上、すなわち、平面視で前記ダンプトラックに重なる位置に配置される。この第１のパターンの動作が行われる場合、図４の点Ｄで示す時点で、前記移動作業は完了している。

一方、後述する図４の４段目のデータで示される動作（第２のパターンの動作）が行われる場合、前記バケット１６は、平面視で前記ダンプトラックに対してずれた位置に配置される。この第２のパターンの動作が行われる場合、図４の点Ｄで示す時点で、前記移動作業の前半が完了し、図４の１段目のグラフにおいて点Ｅから点Ｆに示す時間帯に、移動作業の後半が行われる。この移動作業の後半は、例えば旋回動作のみであってもよく、ブーム上げ動作と旋回動作の組み合わせであってもよい。この移動作業の後半が行われることにより、前記バケット１６は、前記ダンプトラックの真上、すなわち、平面視で前記ダンプトラックに重なる位置に配置される。

図４の２段目のデータは、前記コントローラ５０に入力される前記操作信号のうち、前記バケット操作装置６３の前記操作レバー６３Ａに与えられる前記バケット押し操作の操作信号（バケット押し操作信号）の経時変化を示すものである。前記バケット押し操作は、前記第１の減少操作及び前記第２の減少操作のそれぞれに含まれる。

図４の３段目のデータは、前記第１のパターンの動作を示すものである。この３段目のデータに示されるように、前記移動作業の完了後、前記操作レバー６３Ａに前記バケット押し操作が与えられることにより（図４の時間Ｇで示す時点）、前記予測荷重の更新が行われていない段階で、前記確定荷重決定条件が満たされ（図４の点Ｈで示す時点）、前記確定荷重が決定される。

図４の４段目のデータは、前記第２のパターンの動作を示すものである。この４段目のデータに示されるように、図４の点Ａ～点Ｄで示す前半の前記移動作業が行われた後、図４の時間Ｇで示す時点において、前記操作レバー６３Ａに前記バケット押し操作（第１の減少操作）が与えられることにより、前記解放量調節動作が行われる。これにより、前記バケット１６に保持される前記土砂の一部が前記バケット１６から落下し、前記バケット１６に保持される前記土砂の量が減少する。

その後、図４の点Ｅから点Ｆに示す時間帯に、移動作業の後半が行われる。そして、図４の時間Ｊで示す時点において、前記操作レバー６３Ａに前記バケット押し操作（第２の減少操作）がさらに与えられることにより、前記解放作業が行われる。これにより、前記バケット１６に保持される前記土砂の大半が前記バケット１６から落下し、図４の点Ｋで示す時点において前記バケット１６に保持される前記荷重が前記荷重閾値以下となる。

本実施形態では、図４の時間Ｊで示す時点において、前記確定荷重決定条件が満たされず、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重更新部５６は、前記予測荷重を更新する。その予測荷重の更新後に前記確定荷重決定条件が満たされると（図４の点Ｋで示す時点）、前記確定荷重が決定される。

通常の現場作業では、前記積込作業が複数回繰り返されることによって前記ダンプトラックの上で解放される対象物（排土される土砂）の荷重の合計値が、前記ダンプトラックへの目標積み込み量に到達する。図５及び図６は、前記油圧ショベル１０による土砂の積込作業、及び前記制御動作により表示装置７０に表示される内容の一例をそれぞれ示す図である。図５及び図６では、これまでに７回の積込作業が行われており、これから８回目の積込作業をする場合における解放作業（排土作業）が行われることにより、前記対象物の荷重の合計値（図５では、「積込み荷重」）が、前記目標積み込み量（図５では、「積込み目標」）の２．０ｔに到達する場合を例示している。

図５及び図６に示される表示装置７０の具体的な表示内容は次のとおりである。「バケット荷重」は荷重演算部５４により演算される前記バケット１６が保持する土砂等の対象物の荷重である。「積込み荷重」は前記ダンプトラック等の移動先に積み込んだ前記対象物の荷重の合計値を示す。図５ではこれまでの解放作業（排土作業）により１．９４ｔ積み込まれたことを示す。「積込み目標」は前記ダンプトラック等の移動先に積み込まれるべき目標量である。「積込回数」は前記ダンプトラック等の移動先で解放作業（排土作業）が行われた回数を示す。図５右図では、「バケット荷重」が強調表示されているが、この強調表示は、７回の積込作業の完了時点における前記「積込み荷重」が１．９４ｔであるので、バケット１６が保持する土砂（「バケット荷重」０．１５ｔ）を、仮に、次の積込作業（８回目の積込作業）において前記ダンプトラック等の移動先で積み込んでしまうと前記積込み目標を超過してしまうことを示す。一方、図６の下図に示すように前記解放量調節動作が行われ、超過状態が解消されると、上記の強調表示は解除される。また、図６上図のように「積込み荷重」が「積込み目標」を超過した場合に「積込み荷重」が強調表示されてもよい。前記強調表示は、項目を点滅させたり赤などの強調色による表示に切り替えるなどをしてもよい。また、警報音を同時に鳴らしたり荷重超過があることを音声によるガイダンスで報知するようにしてもよい。

従って、１回目から７回目までの積込作業では、オペレータは、前記表示装置７０に表示される情報（前記強調表示がない情報）に基づいて、前記解放量調節動作を行う必要がないと判断し、図４の３段目のデータに示される前記第１のパターンの動作が行われるような操作を行う。再び図３のフローチャート及び図４のグラフを参照して前記第１のパターンの動作について説明する。

前記コントローラ５０の前記予測荷重決定部５５は、前記予測荷重決定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２）。図４の点Ｃで示す時点において、前記移動作業において前記ブーム上げ速度の減少が開始されたことを示す速度信号、又は前記移動作業において前記ブーム操作装置６１の前記操作レバー６１Ａに戻し操作が与えられたことを示す戻し操作信号が前記コントローラ５０に入力されると、前記予測荷重決定部５５は、前記予測荷重決定条件が満たされたと判定し（ステップＳ２においてＹＥＳ）、例えばその時点において前記荷重取得部により取得される、前記バケット１６が保持する荷重を、予測荷重に決定する（ステップＳ３）。図４～図６に示す具体例では、前記予測荷重は０．２４ｔに決定される。

次に、前記確定荷重決定部５７は、前記確定荷重決定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４）。前記予測荷重の決定後に、図４の３段目のデータの時間Ｇに示す時点において、前記操作レバー６３Ａに前記バケット押し操作が与えられることにより、前記解放作業が行われる。これにより、図４の点Ｈに示す時点において前記荷重取得部により取得される前記荷重が前記荷重閾値以下になると、前記確定荷重決定部５７は、前記確定荷重決定条件が満たされたと判定し（ステップＳ４においてＹＥＳ）、前記予測荷重を確定荷重として決定する（ステップＳ５）。図４～図６に示す具体例では、前記確定荷重は０．２４ｔに決定される。

次に、８回目の積込作業では、オペレータは、前記表示装置７０に表示される情報（前記強調表示がある情報）に基づいて、前記解放量調節動作を行う必要があると判断し、図４の４段目に示される前記第２のパターンの動作が行われるような操作を行う。この第２のパターンの動作について図３のフローチャート及び図４のグラフを参照して説明する。

前記コントローラ５０の前記予測荷重決定部５５は、前記予測荷重決定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２）。図４の点Ｃで示す時点において、前記予測荷重決定部５５は、前記予測荷重決定条件が満たされたと判定し（ステップＳ２においてＹＥＳ）、前記予測荷重の決定を行う（ステップＳ３）。図４～図６に示す具体例では、前記予測荷重は０．１５ｔに決定される。

次に、前記確定荷重決定部５７は、前記確定荷重決定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４）。前記予測荷重の決定後に、図４の４段目のデータの時間Ｇに示す時点において、前記操作レバー６３Ａに前記バケット押し操作（第１の減少操作）が与えられることにより、前記解放量調節動作が行われる。これにより、前記バケット１６に保持される前記土砂の一部が前記バケット１６から落下し、前記バケット１６に保持される前記土砂の量が減少する。しかし、前記第１の減少操作の完了時点（図４の時間Ｉで示す時点）から次のバケット押し操作（第２の減少操作）が開始される時点（図４の時間Ｊで示す時点）までの時間帯において、前記荷重取得部により取得される前記荷重は前記荷重閾値より大きいため、前記確定荷重決定部５７は、前記確定荷重決定条件が満たされていないと判定し（ステップＳ４においてＮＯ）、確定荷重の決定を行わない。

次に、前記予測荷重更新部５６は、前記予測荷重更新条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ６）。図４の時間Ｇで示す時点において前記バケット押し操作（第１の減少操作）が開始されることを示すバケット押し操作信号が前記コントローラ５０に入力され、かつ、そのバケット押し操作（第１の減少操作）が完了した時点（図４の点Ｉで示す時点）から次のバケット押し操作（第２の減少操作）が開始される時点（図４の点Ｊで示す時点）までの経過時間（図４では、例えば２秒）が前記時間閾値以上である。このため、前記予測荷重更新部５６は、前記予測荷重更新条件が満たされたと判定し（ステップＳ６においてＹＥＳ）、例えばその時点において前記荷重取得部により取得される、前記バケット１６が保持する荷重を、予測荷重として更新する（ステップＳ７）。図４～図６に示す具体例では、前記予測荷重は０．０５ｔに更新される。

次に、前記確定荷重決定部５７は、前記確定荷重決定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４）。図４の４段目のデータの時間Ｊに示す時点において、前記操作レバー６３Ａに前記バケット押し操作（第２の減少操作）が与えられることにより、図４の点Ｋに示す時点において前記荷重取得部により取得される前記荷重が前記荷重閾値以下になると、前記確定荷重決定部５７は、前記確定荷重決定条件が満たされたと判定し（ステップＳ４においてＹＥＳ）、前記予測荷重を確定荷重として決定する（ステップＳ５）。図４～図６に示す具体例では、前記確定荷重は０．０５ｔに決定される。

以上説明したように、前記作業機械１０では、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件が満たされることを含む前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重が決定されるので、作業現場に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、前記バケット１６から前記ダンプトラックの上で解放されると予測される前記対象物の前記予測荷重を取得することができる。具体的には、前記移動作業において、オペレータは、前記ブーム上げ動作が行われるように操作レバー６１Ａを中立位置から所定の方向に傾斜させるブーム上げ操作を前記操作レバー６１Ａに与え、当該操作レバー６１Ａが傾斜した状態で当該操作レバーを一定位置（例えばフルレバーの位置）に保持する。そして、オペレータは、前記バケット１６が前記移動先の上の目標位置に近づいたことを認識すると、前記操作レバー６１Ａを前記一定位置から前記中立位置側に戻す戻し操作を行う。これにより、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める。このような前記ブーム上げ動作の速度を減少させるための前記戻し操作は、作業現場の状況にかかわらず、前記移動作業において必ず行われる操作である。また、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める時期、すなわち、前記戻し操作が開始される時期は、作業現場の状況にかかわらず、前記移動作業の後半であることが多く、当該時期のばらつきは比較的小さい。従って、前記戻し操作の開始に伴って生じる前記ブーム上げ動作の速度の減少が前記予測荷重決定条件に含まれることにより、前記移動作業において前記予測荷重を決定するタイミングがばらつくことを抑制しつつ当該予測荷重を決定することができる。このことは、作業現場の状況に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、前記予測荷重を安定して取得することを可能にする。

また、前記作業機械１０は、前記予測荷重を更新する予測荷重更新部５６と、前記確定荷重決定条件が満たされた場合に、前記予測荷重を前記対象物の前記確定荷重として決定する確定荷重決定部５７と、をさらに備え、前記予測荷重更新部５６は、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされた場合に、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重を更新し、前記予測荷重更新条件は、予め設定された第１の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われるという条件が満たされることを含み、前記第１の減少操作は、前記バケット１６により保持される前記対象物の量を減少させるための操作である。前記実施形態では、前記第１の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われる場合、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重が更新されるので、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じることを抑制できる。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を包含する。

（Ａ）作業機械について
前記実施形態では、前記作業機械は、油圧ショベル１０であるが、これに限られず、例えばホイールローダーなどの他の作業機械であってもよい。

（Ｂ）予測荷重決定条件について
前記実施形態では、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件が満たされることであるが、これ以外の条件をさらに含んでいてもよい。

（Ｃ）予測荷重更新条件について
前記実施形態では、前記予測荷重更新条件は、前記減少操作条件と前記時間条件とにより構成されるが、これに限られない。前記予測荷重更新条件は、例えば、前記減少操作条件を含み、前記時間条件を含まないものであってもよい。また、前記予測荷重更新条件は、前記減少操作条件及び前記時間条件以外の条件を含んでいてもよい。

また、前記実施形態では、前記時間条件は、前記第１の減少操作が完了してから第２の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上であるという条件であるが、これに限られない。前記時間条件は、例えば、前記荷重取得部により取得される前記荷重が前記第１の減少操作に伴って減少した後、前記確定荷重決定条件が満たされない状態が予め設定された時間閾値以上継続するという条件であってもよい。この変形例のような時間条件が採用される場合も、前記予測荷重の更新の要否がより適切に判定される。すなわち、この変形例では、前記予測荷重更新部は、前記荷重の減少後に前記確定荷重決定条件が満たされない状態の継続時間の大小に基づいて前記予測荷重の更新の要否を判定する。具体的に、前記継続時間が前記時間閾値以上である場合には、前記第１の減少操作が前記解放量調節動作を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が必要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされることを含む前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重を更新する。一方、前記継続時間が前記時間閾値よりも小さい場合には、前記第１の減少操作が前記解放作業を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が不要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされない場合、前記予測荷重を更新しない。

（Ｄ）確定荷重決定条件について
前記実施形態では、前記確定荷重決定条件は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重が予め設定された荷重閾値以下であるという条件（荷重条件）であるが、これに限られない。前記確定荷重決定条件は、例えば、前記バケット押し操作が行われるときの前記バケットの角度（例えば図１に示すバケット角度θ３）が、予め設定された角度閾値以上になるという条件（角度条件）を含むものであってもよい。すなわち、前記確定荷重決定条件は、前記荷重条件及び前記角度条件の少なくとも一方を含むものであってもよい。

（Ｅ）減少操作について
前記実施形態では、前記第２の減少操作は、前記第１の減少操作と同じ操作であるが、これに限られず、前記第１の減少操作とは異なる操作であってもよい。

（Ｆ）アタッチメントについて
前記実施形態では、前記アタッチメントが前記バケット１６であるが、これに限られない。前記アタッチメントは、例えば、フォーク、グラップルなどの他のアタッチメントであってもよい。前記フォーク及び前記グラップルのそれぞれは、作業の対象物を保持することが可能なアタッチメントである。前記フォーク及び前記グラップルのそれぞれは、運搬物、廃材などの作業の対象物を把持するための開閉可能な複数のアームを備える。

前記アタッチメントが前記フォーク又は前記グラップルである場合、当該アタッチメントにより保持される前記対象物が、移動先である前記ダンプトラックにすでに積み込まれた運搬物、廃材などの対象物と干渉する（接触する）前に、前記予測荷重が決定される。これにより、前記対象物との干渉（接触）に起因して前記確定荷重の精度が低下することを防ぐことができる。従って、前記アタッチメントが前記バケット、前記フォーク及び前記グラップルの何れであっても、共通のプログラムにより同様のタイミングで精度よく対象物の荷重を確定することができる。

（Ｇ）予測荷重が決定される作業について
前記実施形態では、前記予測荷重決定部は、前記保持作業の完了後、前記移動作業において前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重を決定するが、このような態様に限られない。前記予測荷重決定部は、前記保持作業において前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重を決定してもよい。この場合、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記保持作業において減少するという条件が満たされることであってもよい。また、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記保持作業及び前記移動作業の少なくとも一方の作業において減少するという条件が満たされることであってもよい。

具体的に、前記油圧ショベル１０では、前記移動作業の前に行われる前記保持作業（前記掘削作業）において、前記ブーム上げ操作及び前記バケット引き操作を同時に行う場合、又は前記ブーム上げ操作、前記アーム引き操作及び前記バケット引き操作を同時に行う場合がある。このような前記ブーム上げ操作を伴う前記保持作業において、前記予測荷重決定部は、前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件が満たされた場合に、前記予測荷重を決定してもよい。

（Ｈ）荷重取得部について
前記アタッチメントにより保持される前記対象物の荷重は、例えば、前記アタッチメントに取り付けられたロードセル等のセンサにより検出された値に基づいて演算されてもよい。この場合、前記荷重取得部は、前記センサと、当該センサにより検出された値に基づいて前記対象物の荷重を演算する荷重演算部と、を含む。

（Ｉ）その他
前記予測荷重更新部及び前記確定荷重決定部は省略可能である。

１０ 油圧ショベル（作業機械の一例）
１１ 下部走行体（機体の一部を構成する構成要素の一例）
１２ 上部旋回体（機体の一部を構成する構成要素の一例）
１３ 作業装置
１４ ブーム
１５ アーム
１６ バケット（アタッチメントの一例）
５０ コントローラ
５４ 予測荷重決定部
５５ 予測荷重更新部
５６ 確定荷重決定部

Claims (7)

1. 作業の対象物を保持する保持作業と、保持された前記対象物を移動先の上に移動させる移動作業と、前記移動先の上で前記対象物を解放する解放作業と、を行う作業機械であって、
   機体と、
   前記機体に起伏可能に支持されるブームと前記対象物を保持することが可能なアタッチメントとを含む作業装置と、
   前記アタッチメントにより保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部と、
   予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する予測荷重決定部と、を備え、
   前記予測荷重決定条件は、前記ブームが起立方向に作動するブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件が満たされること含む、作業機械。
2. 作業の対象物を保持する保持作業と、保持された前記対象物を移動先の上に移動させる移動作業と、前記移動先の上で前記対象物を解放する解放作業と、を行う作業機械であって、
   機体と、
   前記機体に起伏可能に支持されるブームと前記対象物を保持することが可能なアタッチメントとを含む作業装置と、
   前記アタッチメントにより保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部と、
   予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する予測荷重決定部と、を備え、
   前記予測荷重決定条件は、前記ブームが起立方向に作動するブーム上げ動作の速度が前記保持作業において減少するという条件が満たされること含む、作業機械。
3. 請求項１又は２に記載の作業機械であって、
   前記予測荷重を更新する予測荷重更新部と、
   前記解放作業において前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重としての確定荷重を決定するために予め設定された確定荷重決定条件が満たされた場合に、前記予測荷重を前記確定荷重として決定する確定荷重決定部と、をさらに備え、
   前記予測荷重更新部は、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、予め設定された予測荷重更新条件が満たされた場合に、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重を更新し、
   前記予測荷重更新条件は、予め設定された第１の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われるという条件が満たされることを含み、
   前記第１の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の量を減少させるための操作である、作業機械。
4. 請求項３に記載の作業機械であって、
   前記予測荷重更新条件は、前記第１の減少操作が完了してから予め設定された第２の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上であるという条件が満たされることをさらに含み、
   前記第２の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の量を減少させるための操作であり、前記第１の減少操作の完了後に行われる操作である、作業機械。
5. 請求項３又は４に記載の作業機械であって、
   前記確定荷重決定条件は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重が予め設定された荷重閾値以下であるという条件が満たされることを含む、作業機械。
6. 請求項３～５の何れか１項に記載の作業機械であって、
   前記第１の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の少なくとも一部を解放する動作を前記アタッチメントに行わせるための操作であるアタッチメント解放操作を含む、作業機械。
7. 請求項６に記載の作業機械であって、
   前記作業装置は、前記ブームの先端部に回動可能に取り付けられるアームであって当該アームの先端部に前記アタッチメントが取り付けられるアームをさらに含み、
   前記アタッチメントは、バケットにより構成され、
   前記第１の減少操作は、前記アームの先端が前記ブームから離れる方向に前記アームを押し出すための操作であるアーム押し操作をさらに含み、
   前記予測荷重更新部は、前記第１の減少操作のうち前記アタッチメント解放操作及び前記アーム押し操作の少なくとも一方が行われた場合に、前記予測荷重を更新する、作業機械。

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