JP7381768B2

JP7381768B2 - 建設機械

Info

Publication number: JP7381768B2
Application number: JP2022553814A
Authority: JP
Inventors: 和之伊藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2041-09-16
Also published as: US20230098211A1; EP4098806A1; WO2022070954A1; EP4098806A4; JPWO2022070954A1; CN115176057A

Description

本発明は、油圧により駆動される作業装置を備えた建設機械に関する。

油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械は、土砂や鉱物といった作業対象物を掘削してダンプトラックなどに放土するバケットと、バケットを回動可能に支持するアーム部材と、を有する作業装置を備えている。掘削作業によってバケット内に積まれた作業対象物（以下、「積荷」とする）は、積荷重量計測装置により自動で重量が計測される。積荷重量計測装置は、例えば、バケットを抱え込んだ状態（フルチルト）で積荷の総重量を計測すると共に、バケットをダンプさせて積荷の一部を放土している間においてバケット内に残っている積荷の残重量をリアルタイムで計測する。

バケットに作用する荷重は、最終的には、アーム部材を駆動する油圧シリンダであるアームシリンダにかかることから、積荷重量計測装置は、アームシリンダのシリンダ圧に基づいてバケットに作用する荷重を演算し、これにより積荷の重量を計測する。積荷重量計測装置での演算は、主に、バケットやアーム部材が動作している間に行われるが、バケットとアーム部材とはリンク機構を介して幾何学的に連結されているため、バケットやアーム部材の動作に伴って積荷の重心位置が常に変化してしまい、演算結果に誤差が生じやすくなる。

そこで、例えば、特許文献１には、ローダ型積込機のバケットの積荷重量を自動で計測する積荷重量計測装置であって、積荷の重心位置を補正する重心補正機能が備わったものが記載されている。この積荷重量計測装置は、バケットのチルト角に基づいて積荷の重心位置を補正し、リフトアームシリンダの油圧、バケットの高さ、および補正された積荷の重心位置に基づきリフトアームの車体取付部回りのモーメントを演算してリフトアームシリンダが支持する積荷重量を計測すると共に、バケットシリンダの油圧およびバケットのチルト角に基づきバケットのヒンジピン回りのモーメントを演算してバケットシリンダが支持する積荷重量を計測し、各シリンダが支持する積荷重量を加算してバケットに作用する積荷重量を自動計測する。

特公平４－９２４５号公報

しかしながら、積荷重量計測装置での演算に用いられるシリンダ圧は、作業装置の動作の影響を受けて変動しやすく、例えば、作業装置を急動作させたり、油圧シリンダのロッドがストロークエンド（終端）に達するまで作業装置を動作させたりすると、シリンダ内への圧油の急激な流れ込みやリリーフ状態が発生して油圧シリンダ内に圧力が籠ってしまう。特に、油圧シリンダのロッドがストロークエンドに達してリリーフ状態となった場合には、油圧シリンダ内に圧油が急激に流れ込んでロッドが急動作した場合よりも油圧シリンダの圧力籠りが顕著に生じる。このような場合、特許文献１に記載の積荷重量計測装置では、演算に用いるシリンダ圧に誤差が生じて演算精度が低下し、正確な積荷重量の計測が難しくなる。

そこで、本発明の目的は、作業装置の動作効率を低下させることなく、積荷重量の計測精度を向上させることが可能な建設機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により動作する油圧シリンダと、前記油圧シリンダにより上下方向に動作する作業装置と、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間に設けられ、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される圧油の方向および流量を制御する方向制御弁と、前記方向制御弁にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、前記パイロット油圧ポンプから前記方向制御弁に供給されるパイロット圧油の圧力を制御する電磁弁と、前記電磁弁を介して前記方向制御弁を制御する信号を出力する操作レバーと、前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力センサと、前記作業装置の姿勢を検出する姿勢センサと、前記圧力センサにより検出された前記油圧シリンダの圧力および前記姿勢センサにより検出された前記作業装置の姿勢に基づいて前記作業装置に積み込まれた積荷の重量を計測するコントローラと、を備えた建設機械において、前記積荷の重量の計測を行うか否かを切り替える切替装置を備え、前記作業装置は、基端部がフレームに対し回動可能に取り付けられたリフトアームと、前記リフトアームの先端部に回動可能に取り付けられたバケットと、を少なくとも備え、前記油圧シリンダは、少なくとも前記リフトアームを駆動するリフトアームシリンダまたは前記バケットを駆動するバケットシリンダであって、前記コントローラは、前記姿勢センサにより検出された前記作業装置の姿勢が、前記リフトアームの角度が前記バケットを地面に接地させた状態における前記リフトアームの角度に対応する角度よりも大きく、かつ、前記バケットの角度が前記バケットをチルト動作して抱え込んだ姿勢となっている場合における前記バケットの角度に対応する角度よりも大きくなる条件を満たし、かつ、前記切替装置が有効になっていると共に、前記油圧シリンダのピストンが、前記油圧シリンダの一方の終端である第１終端側の所定の領域に設けた第１領域または前記油圧シリンダの他方の終端である第２終端側の所定の領域に設けた第２領域に位置している場合には、前記ピストンが前記第１終端または前記第２終端に近づくほど前記電磁弁に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限することを特徴とする。

本発明によれば、作業装置の動作効率を低下させることなく、積荷重量の計測精度を向上させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の各実施形態に係るホイールローダの一構成例を示す外観側面図である。作業装置の駆動システムの一構成例を示すシステム構成図である。ホイールローダのダンプアプローチ動作を説明する説明図である。第１実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。第１実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。第２実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。第３実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。第３実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。第４実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。第５実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。第６実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。第７実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。第８実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の各実施形態に係る建設機械の一態様として、例えば、土砂や鉱物などの作業対象物を掘削してダンプトラックやホッパーといった積込み先へ作業対象物を積み込む荷役作業を行うホイールローダについて説明する。

＜ホイールローダ１の構成＞
まず、ホイールローダ１の構成について、図１を参照して説明する。

図１は、本発明の各実施形態に係るホイールローダ１の一構成例を示す外観側面図である。

ホイールローダ１は、車体が中心付近で中折れすることにより操舵するアーティキュレート式の作業車両である。具体的には、車体の前部となる前フレーム１Ａと車体の後部となる後フレーム１Ｂとが、センタジョイント１０によって左右方向に回動自在に連結されており、前フレーム１Ａが後フレーム１Ｂに対して左右方向に屈曲する。

車体には４つの車輪１１が設けられており、２つの車輪１１が前輪１１Ａとして前フレーム１Ａの左右両側に、残り２つの車輪１１が後輪１１Ｂとして後フレーム１Ｂの左右両側に、それぞれ設けられている。なお、図１では、４つの車輪１１のうち、左側の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのみを示している。前フレーム１Ａの前部には、油圧により駆動され前フレーム１Ａに対して上下方向に動作する作業装置２が取り付けられている。

作業装置２は、前フレーム１Ａに基端部が回動可能に取り付けられたリフトアーム２１と、リフトアーム２１を駆動する油圧シリンダとしての２つのリフトアームシリンダ２２と、リフトアーム２１の先端部に回動可能に取り付けられたバケット２３と、バケット２３を駆動する油圧シリンダとしてのバケットシリンダ２４と、リフトアーム２１に回動可能に連結されてバケット２３とバケットシリンダ２４とのリンク機構を構成するベルクランク２５と、を有している。なお、２つのリフトアームシリンダ２２は車体の左右方向に並んで配置されているが、図１では、左側に配置されたリフトアームシリンダ２２のみを破線で示している。

２つのリフトアームシリンダ２２は、圧油（作動油）が供給されてロッド２２１が伸縮することによりリフトアーム２１を駆動する。リフトアーム２１は、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド２２１が伸びることにより前フレーム１Ａに対して上方向に回動し、各ロッド２２１が縮むことにより前フレーム１Ａに対して下方向に回動する。

リフトアーム２１には、リフトアーム２１の前フレーム１Ａ（車体）に対する角度α（以下、単に「リフトアーム角度α」とする）を検出するリフトアーム角度センサ３１が取り付けられている。

このリフトアーム角度センサ３１は、リフトアーム２１（作業装置２）の姿勢を検出する姿勢センサの一態様である。リフトアーム角度αは、リフトアームシリンダ２２のロッド２２１のストローク長と対応関係にあり、リフトアーム角度センサ３１で検出されたリフトアーム角度αに基づいてリフトアームシリンダ２２のロッド２２１のストローク長を算出することができる。

なお、リフトアーム２１の姿勢センサには、リフトアーム角度センサ３１の他に、リフトアームシリンダ２２に取り付けられてリフトアームシリンダ２２のシリンダ長を検出することが可能な位置センサや近接センサなどを適用してもよい。

また、リフトアーム角度センサ３１は、リフトアーム２１の高さ（バケット２３の上下方向の位置）を検出する高さセンサの一態様でもある。リフトアーム２１の高さは、リフトアーム角度センサ３１で検出されたリフトアーム角度αと、作業装置２の寸法データを含む車体データと、に基づいて算出することができる。

バケットシリンダ２４は、圧油（作動油）が供給されてロッド２４１が伸縮することによりバケット２３を駆動する。図１に示されたリンク機構を有したホイールローダ１では、バケット２３は、バケットシリンダ２４のロッド２４１が伸びることによりチルト（リフトアーム２１に対して上方向に回動）し、ロッド２４１が縮むことによりダンプ（リフトアーム２１に対して下方向に回動）する。これにより、バケット２３は、土砂や鉱物などの作業対象物を掬って排出（放土）することができる。

ベルクランク２５には、ベルクランク２５のリフトアーム２１に対する角度γ（以下、単に「ベルクランク角度β」とする）を検出するベルクランク角度センサ３２が取り付けられている。

このベルクランク角度センサ３２は、バケット２３（作業装置２）の姿勢を検出する姿勢センサの一態様である。バケット２３の対地角度γ（以下、単に「バケット角度γ」とする）は、リフトアーム角度センサ３１で検出されたリフトアーム角度αと、ベルクランク角度センサ３２で検出されたベルクランク角度βと、に基づいて算出することができる。さらに、ベルクランク角度β（バケット角度γ）は、バケットシリンダ２４のロッド２４１のストローク長と対応関係にあり、ベルクランク角度センサ３２で検出されたベルクランク角度βに基づいてバケットシリンダ２４のロッド２４１のストローク長を算出することができる。

なお、バケット２３の姿勢センサには、ベルクランク角度センサ３２の他に、バケットシリンダ２４に取り付けられてバケットシリンダ２４のシリンダ長を検出することが可能な位置センサや近接センサなどを適用してもよい。

後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、ホイールローダ１の駆動に必要な各機器を内部に収容する機械室１３と、車体が傾倒しないように作業装置２とのバランスを保つためのカウンタウェイト１４と、が設けられている。後フレーム１Ｂにおいて、運転室１２は前部に、カウンタウェイト１４は後部に、機械室１３は運転室１２とカウンタウェイト１４との間に、それぞれ配置されている。

＜作業装置２の駆動システム＞
次に、作業装置２の駆動システムについて、図２を参照してより具体的に説明する。

図２は、作業装置２の駆動システムの一構成例を示すシステム構成図である。

図２に示すように、作業装置２の駆動システムは、エンジン４０により駆動される油圧ポンプ４１およびパイロット油圧ポンプ４２と、油圧ポンプ４１と２つのリフトアームシリンダ２２との間に設けられたリフトアーム用方向制御弁４３と、油圧ポンプ４１とバケットシリンダ２４との間に設けられたバケット用方向制御弁４４と、リフトアーム用方向制御弁４３を制御する一対のリフトアーム用電磁比例弁４５と、バケット用方向制御弁４４を制御する一対のバケット用電磁比例弁４６と、一対のリフトアーム用電磁比例弁４５および一対のバケット用電磁比例弁４６を制御するコントローラ５と、を含んで構成される。

油圧ポンプ４１は、２つのリフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４のそれぞれに圧油（作動油）を供給する。パイロット油圧ポンプ４２（以下、単に「パイロットポンプ４２」とする）は、リフトアーム用方向制御弁４３の左右の油室およびバケット用方向制御弁４４の左右の油室のそれぞれにパイロット圧油を供給する。

リフトアーム用方向制御弁４３は、内部にスプールが設けられたスプール弁であって、油圧ポンプ４１から２つのリフトアームシリンダ２２のそれぞれに供給される圧油の流れ（方向および流量）を制御する。

一対のリフトアーム用電磁比例弁４５はそれぞれ、コントローラ５から出力された指令電流に基づいて、パイロットポンプ４２からリフトアーム用方向制御弁４３に供給されるパイロット圧油の圧力を制御する電磁弁である。具体的には、一方のリフトアーム用電磁比例弁４５がリフトアーム用方向制御弁４３の左側の油室に作用するパイロット圧を、他方のリフトアーム用電磁比例弁４５がリフトアーム用方向制御弁４３の右側の油室に作用するパイロット圧を、それぞれ制御することにより、リフトアーム用方向制御弁４３のスプールの移動が制御される。

油圧ポンプ４１から吐出された圧油がリフトアーム用方向制御弁４３を介して２つのリフトアームシリンダ２２のボトム室２２Ｂに供給されると、各ロッド２２１が伸長してリフトアーム２１が車体に対して上方向に回動する。他方、油圧ポンプ４１から吐出された圧油がリフトアーム用方向制御弁４３を介して２つのリフトアームシリンダ２２のロッド室２２Ａに供給されると、各ロッド２２１が縮んでリフトアーム２１が車体に対して下方向に回動する。

同様にして、バケット用方向制御弁４４は、内部にスプールが設けられたスプール弁であって、油圧ポンプ４１からバケットシリンダ２４に供給される圧油の流れ（方向および流量）を制御する。

一対のバケット用電磁比例弁４６はそれぞれ、コントローラ５から出力された指令電流に基づいて、パイロットポンプ４２からバケット用方向制御弁４４に供給されるパイロット圧油の圧力を制御する電磁弁である。具体的には、一方のバケット用電磁比例弁４６がバケット用方向制御弁４４の左側の油室に作用するパイロット圧を、他方のバケット用電磁比例弁４６がバケット用方向制御弁４４の右側の油室に作用するパイロット圧を、それぞれ制御することにより、バケット用方向制御弁４４のスプールの移動が制御される。

油圧ポンプ４１から吐出された圧油がバケット用方向制御弁４４を介してバケットシリンダ２４のボトム室２４Ｂに供給されると、ロッド２４１が伸長してバケット２３がチルトする。他方、油圧ポンプ４１から吐出された圧油がバケット用方向制御弁４４を介してバケットシリンダ２４のロッド室２４Ａに供給されると、ロッド２４１が縮んでバケット２３がダンプする。

コントローラ５には、作業装置２（リフトアーム２１およびバケット２３）を操作するための操作装置としての電気式の操作レバー１２０や、リフトアーム角度センサ３１およびベルクランク角度センサ３２が、それぞれ電気的に接続されている。

操作レバー１２０は、運転室１２内に設けられており、オペレータが操作レバー１２０を操作すると、その操作方向および操作量に応じた操作信号がコントローラ５に出力される。操作レバー１２０から出力される操作信号は、一対のリフトアーム用電磁比例弁４５を介してリフトアーム用方向制御弁４３を制御する信号、あるいは、一対のバケット用電磁比例弁４６を介してバケット用方向制御弁４４を制御する信号に相当する。

リフトアーム角度センサ３１は、リフトアーム角度αを検出すると、そのデータをコントローラ５に出力する。同様に、ベルクランク角度センサ３２は、ベルクランク角度βを検出すると、そのデータをコントローラ５に出力する。

また、コントローラ５は、例えば、ホイールローダ１がダンプアプローチ動作を行っている際において、リフトアームシリンダ２２の圧力およびリフトアーム２１の姿勢、あるいは、バケットシリンダ２４の圧力およびバケット２３の姿勢に基づいて、作業装置２に積み込まれた積荷の重量を計測する。

なお、前述したように、リフトアーム２１の姿勢はリフトアーム角度センサ３１により、バケット２３の姿勢はベルクランク角度センサ３２により、それぞれ検出される。また、リフトアームシリンダ２２の圧力は、２つのリフトアームシリンダ２２のいずれかに取り付けられたリフトアーム圧力センサ３３により、バケットシリンダ２４の圧力はバケットシリンダ２４に取り付けられたバケット圧力センサ３４により、それぞれ検出される。

＜ホイールローダ１のダンプアプローチ動作＞
次に、ホイールローダ１のダンプアプローチ動作について、図３を参照して説明する。

図３は、ホイールローダ１のダンプアプローチ動作を説明する説明図である。

ホイールローダ１は、掘削対象物である地山に向かって前進し、バケット２３を地山に突入させて掘削作業を行う。掘削作業が終わると、ホイールローダ１は、バケット２３内に積み込まれた土砂や鉱物などの積荷（積載物）を積込み先であるダンプトラック１００に積み込む積込作業を行う。この積込作業におけるホイールローダ１の動作を「ダンプアプローチ動作」と呼ぶことがある。

ダンプアプローチ動作では、図３に示すように、まず、オペレータは、アクセルペダルをいっぱいまで踏み込んでフルアクセル状態にすると共に、操作レバー１２０を操作してリフトアーム２１の上げ操作を行う（図３に示す右側の状態）。

次に、オペレータは、フルアクセルの状態のままにしてリフトアーム２１をさらに上昇させながら、同時にブレーキペダルを少し踏み込んで車体がダンプトラック１００に衝突しないよう車速を調整する（図３に示す中央の状態）。

そして、オペレータは、ブレーキペダルをいっぱいまで踏み込んで、車体をダンプトラック１００の手前で停止させ、操作レバー１２０を操作してバケット２３のダンプ操作を行う（図３に示す左側の状態）。これにより、バケット２３内の積荷は、ダンプトラック１００へ積み込まれる。

このダンプアプローチ動作中において、コントローラ５は、２段階に亘ってバケット２３内の積荷の重量を計測する。まず、第１段階として、バケット２３がフルチルトの状態でリフトアーム２１が上昇している間において（図３に示す右側の状態および中央の状態）、バケット２３内の積荷の総重量を計測する。そして、第２段階として、バケット２３内の積荷の一部をダンプトラック１００に放土している際に（図３に示す左側の状態）、積荷の重量を調整した上でバケット２３内に残っている積荷の残重量をリアルタイムに計測する。

バケット２３内の積荷の重量Ｗは、積荷モーメントＭ_１から空荷モーメントＭ_０を減算した値を、積荷重量の重心水平長Ｌｗで除算することで求められる（Ｗ＝（Ｍ_１－Ｍ_０）／Ｌｗ）。

ここで、「積荷モーメントＭ_１」は、バケット２３内に積荷がある状態（積荷時）でのリフトアーム２１における前フレーム１Ａとのヒンジピン回りのモーメントであって、リフトアーム圧力センサ３３で検出されるリフトアームシリンダ２２の圧力（ボトム圧）に基づいて算出される。「空荷モーメントＭ_０」は、バケット２３内に積荷がない状態（空荷時）でのリフトアーム２１における前フレーム１Ａとのヒンジピン回りのモーメントであって、作業装置２の設計値を用いて算出される。「積荷重量の重心水平長Ｌｗ」は、リフトアーム２１における前フレーム１Ａとのヒンジピンの位置から積荷の重心位置までの水平距離であって、作業装置２の設計値を用いて算出される。

第１段階における積荷の総重量の計測では、バケット２３がフルチルトの状態で静止したままリフトアーム２１のみが上方向に動作することから、バケット２３内の積荷の重心位置は比較的安定しており、精度の良い演算結果が得られやすい。

一方、第２段階における積荷の残重量の計測では、バケット２３がダンプして積荷の一部が放土されていくことでバケット２３内に残っている積荷の重心位置が変化してしまうため、第１段階における積荷の総重量の計測よりも精度が低下してしまう。そこで、例えば、第２段階における積荷の残重量の計測では、バケット圧力センサ３４で検出されるバケットシリンダ２４の圧力（ボトム圧）を用いて積荷の重心位置の補正を行うことが望ましい。

ここで、ホイールローダ１が積込み作業を行う際に、例えば、バケット２３に積み込まれた土砂が２杯半でダンプトラック１００への積込みが完了するケースを想定した場合、２杯分の土砂をダンプトラック１００へ積み込んだ後に積み込まれる土砂の重量計測が重要となる。このような場合において、特に、コントローラ５における第２段階の積荷重量計測の精度の高さが求められる。

このように、コントローラ５は、リフトアーム圧力センサ３３で検出されるリフトアームシリンダ２２の圧力やバケット圧力センサ３４で検出されるバケットシリンダ２４の圧力に基づいて積荷重量の演算を行うことから、コントローラ５での重量計測の精度を低下させないためには、リフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４のそれぞれにおいて圧力籠りが生じないようにする必要がある。

リフトアームシリンダ２２での圧力籠りは、リフトアーム２１を急動作させた場合や、リフトアーム２１を最も高い位置まで上昇させた場合、あるいはリフトアーム２１を最も低い位置まで下降させた場合に生じる。ここで、「リフトアーム２１を最も高い位置まで上昇させた場合」とは、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２を一方の終端（ストロークエンド）に位置するまでロッド２２１を伸長させた場合である。また、「リフトアーム２１を最も低い位置まで下降させた場合」とは、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２を他方の終端（ストロークエンド）に位置するまでロッド２２１を収縮させた場合である。

バケットシリンダ２４での圧力籠りは、バケット２３を急動作させた場合や、バケット２３をフルチルトさせた場合、あるいはバケット２３をフルダンプさせた場合に生じる。ここで、「バケット２３をフルチルトさせた場合」とは、バケットシリンダ２４のピストン２４２を一方の終端（ストロークエンド）に位置するまでロッド２４１を伸長させた場合である。また、「バケット２３をフルダンプさせた場合」とは、バケットシリンダ２４のピストン２４２を他方の終端（ストロークエンド）に位置するまでロッド２４１を収縮させた場合である。

特に、ホイールローダ１におけるコントローラ５での第２段階の積荷重量計測、すなわち積荷の残重量の計測は、リフトアーム２１を上昇させた状態で、かつ、バケット２３をダンプさせて積荷の一部を放土した後に一旦バケット２３をフルチルトさせた状態にしてから行われる。この場合、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が上げ動作側（伸長側）の終端に衝突したり、バケットシリンダ２４のピストン２４２がチルト動作側（伸長側）の終端に衝突したりして、各シリンダ２２，２４に圧力籠りが発生しやすい。

したがって、コントローラ５は、リフトアームシリンダ２２におけるリフトアーム２１の上げ動作に対応したロッド室２２Ａ側（最伸長側）のストロークエンドでのリフトアームシリンダ２２の動作制限、およびバケットシリンダ２４におけるバケット２３のチルト動作に対応したロッド室２４Ａ側（最伸長側）のストロークエンドでのバケットシリンダ２４の動作制限を行う必要がある。

なお、「積荷の一部を放土した後に一旦バケット２３をフルチルトさせた状態にする」のは、コントローラ５が積荷の残重量の計測をする上で、リフトアームシリンダ２２を伸長させて積荷を積み込もうとする高さにバケット２３を位置させた際に、バケット２３がある程度ダンプした姿勢で行う場合と比べて、バケット２３がある程度チルトした姿勢で行った方が積荷の重心位置の変動が少なく、計測精度が高くなるからである。

その一方で、バケット２３をチルトし過ぎてしまうと、前述したように、バケットシリンダ２４のピストン２４２がチルト動作側（伸長側）の終端に衝突し、逆にバケットシリンダ２４に圧力籠りが発生してコントローラ５における計測精度の低下につながってしまう。そのため、コントローラ５は、バケットシリンダ２４におけるチルト動作に対応したロッド室２４Ａ側の終端でのバケットシリンダ２４の動作制限を行う必要がある。

以上のように、ホイールローダ１では、コントローラ５での積荷の重量計測の精度を向上させるために、油圧シリンダのストロークエンドでの動作制限が要求されるのは、リフトアームシリンダ２２におけるリフトアーム２１の上げ動作に対応したロッド室２２Ａ側（最伸長側）のストロークエンド、およびバケットシリンダ２４におけるバケット２３のチルト動作に対応したロッド室２４Ａ側（最伸長側）のストロークエンドの２つのストロークエンドである。そこで、コントローラ５におけるリフトアーム２１の上げ動作側でのリフトアームシリンダ２２の動作制限（一方のリフトアーム用電磁比例弁４５に対する制限制御）、およびバケット２３のチルト動作側でのバケットシリンダ２４の動作制限（一方のバケット用電磁比例弁４６に対する制限制御）について、実施形態ごとに説明する。

なお、ホイールローダ１の作業装置２とは異なるリンク機構を有する作業装置を備えたホイールローダや、ホイールローダ以外の建設機械においては、ホイールローダ１において必要とされる油圧シリンダの動作制限の前提条件が異なる場合がある。したがって、コントローラ５における油圧シリンダの動作制限処理は、以下の各実施形態のものに限られない。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るコントローラ５について、図４および図５を参照して説明する。

（コントローラ５の構成）
まず、コントローラ５の構成について、図４を参照して説明する。

図４は、第１実施形態に係るコントローラ５が有する機能を示す機能ブロック図である。

コントローラ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、および出力Ｉ／Ｆがバスを介して互いに接続されて構成される。そして、操作レバー１２０や切替スイッチ１２１といった各種の操作装置、およびリフトアーム角度センサ３１やベルクランク角度センサ３２といった各種のセンサなどが入力Ｉ／Ｆに接続され、リフトアーム用電磁比例弁４５およびバケット用電磁比例弁４６や、モニタ１２２がそれぞれ出力Ｉ／Ｆに接続されている。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された制御プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された制御プログラムを実行することにより、制御プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ５の機能を実現する。

なお、本実施形態では、コントローラ５をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成されるコンピュータとして説明しているが、これに限らず、例えば他のコンピュータの構成の一例として、ホイールローダ１の側で実行される制御プログラムの機能を実現する集積回路を用いてもよい。

切替スイッチ１２１は、積荷の一部がバケット２３（作業装置２）から排出される際に、積荷の重量を調整した上でバケット２３における積荷の重量（残重量）の計測（コントローラ５における第２段階の計測）を行うか否かを切り替える切替装置であって、運転室１２（図１参照）内に設けられている。切替スイッチ１２１がＯＮに切り替わるとコントローラ５における積荷の残重量の計測が有効となり、切替スイッチ１２１がＯＦＦに切り替わるとコントローラ５における積荷の残重量の計測が無効となる。また、モニタ１２２は、コントローラ５において計測された積荷の重量を表示する表示装置の一態様であり、運転室１２（図１参照）内に設けられている。

コントローラ５は、データ取得部５０と、荷重計測条件判定部５１と、積荷重量演算部５１Ａと、制限条件判定部５２と、積荷重量補正部５２Ａと、信号出力部５３と、を含む。

データ取得部５０は、操作レバー１２０から出力された操作信号、切替スイッチ１２１から出力された切替信号、リフトアーム角度センサ３１から出力されたリフトアーム角度α、およびベルクランク角度センサ３２から出力されたベルクランク角度βに関するデータをそれぞれ取得する。

荷重計測条件判定部５１は、リフトアーム角度センサ３１により検出されたリフトアーム角度αおよびベルクランク角度センサ３２により検出されたベルクランク角度βに基づいて、作業装置２の姿勢が所定の荷重計測条件を満たしているか否かを判定する。この「所定の荷重計測条件」とは、コントローラ５がバケット２３内の積荷を計測するにあたって作業装置２として取るべき姿勢に関する条件であり、リフトアーム角度αがリフトアーム２１の条件閾値α１よりも大きく（α＞α１）、かつ、バケット角度γがバケット２３の条件閾値γ１よりも大きいことである（γ＞γ１）。

ここで、「リフトアーム２１の条件閾値α１」は、バケット２３が地面に接地された状態におけるリフトアーム角度に対応する角度である。また、「バケット２３の条件閾値γ１」は、バケット２３がチルト動作して抱え込んだ姿勢となっている場合におけるバケット角度に対応する角度である。

積荷重量演算部５１Ａは、荷重計測条件判定部５１において作業装置２の姿勢が所定の荷重計測条件を満たすと判定された場合に、バケット２３内の積荷の重量を演算する。

制限条件判定部５２は、データ取得部５０で取得されたリフトアーム角度αに基づいて、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が、リフトアームシリンダ２２における第１終端としてのリフトアーム２１の上げ動作に対応したロッド室２２Ａ側の終端側に設けた第１領域に位置しているか否か、すなわちリフトアームシリンダ２２のストローク長が伸長側のストロークエンド付近であるか否かを判定する。

本実施形態では、リフトアームシリンダ２２におけるロッド２２１の伸長側の終端（ロッド室２２Ａ側の終端）を第１終端とし、ロッド２２１の収縮側の終端（ボトム室２２Ｂ側の終端）を第２終端としているが、これに限らず、ロッド２２１の収縮側の終端を第１終端とし、ロッド２２１の伸長側の終端を第２終端としてもよい。また、本実施形態では、制限条件判定部５２は、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が、第１終端側に設けた第１領域に位置しているか否かのみを判定しているが、これに限らず、少なくとも第１終端側に設けた第１領域または第２終端側に設けた第２領域に位置しているか否かについて判定する。

ロッド２２１のストローク長とリフトアーム角度αとは、互いに対応関係にあることから、ピストン２２２が第１領域に位置している状態を、リフトアーム２１の角度閾値を用いて「αｔｈ１≦α≦αｔｈ２」と示すことができる。なお、第１角度閾値αｔｈ１および第２角度閾値αｔｈ２はいずれも、リフトアームシリンダ２２の第１終端に対応するリフトアーム角度よりも小さい角度である。

同様にして、制限条件判定部５２は、データ取得部５０で取得されたベルクランク角度βに基づいてバケット角度γを算出し、バケットシリンダ２４のピストン２４２が、バケットシリンダ２４における第１終端としてのバケット２３のチルト動作に対応したロッド室２４Ａ側に設けた第１領域に位置しているか否か、すなわちバケットシリンダ２４のストローク長が伸長側のストロークエンド付近であるか否かを判定する。

本実施形態では、バケットシリンダ２４におけるロッド２４１の伸長側の終端（ロッド室２４Ａ側の終端）を第１終端とし、ロッド２４１の収縮側（バケット２３のダンプ動作側）の終端（ボトム室２４Ｂ側の終端）を第２終端としているが、これに限らず、ロッド２４１の収縮側の終端を第１終端とし、ロッド２４１の伸長側の終端を第２終端としてもよい。また、本実施形態では、制限条件判定部５２は、バケットシリンダ２４のピストン２４２が、第１終端側に設けた第１領域に位置しているか否かのみを判定しているが、これに限らず、少なくとも第１終端側に設けた第１領域または第２終端側に設けた第２領域に位置しているか否かについて判定する。

ロッド２４１のストローク長とバケット角度γとは、互いに対応関係にあることから、ピストン２４２が第１領域に位置している状態を、バケット２３の角度閾値を用いて「γｔｈ１≦γ≦γｔｈ２」と示すことができる。なお、第１角度閾値γｔｈ１および第２角度閾値γｔｈ２はいずれも、バケットシリンダ２４の第１終端に対応するバケット角度よりも小さい角度である。

本実施形態では、制限条件判定部５２は、さらに、データ取得部５０で取得された切替信号に基づいて、切替スイッチ１２１がＯＮ（有効）に切り替わったか否かを判定する。

積荷重量補正部５２Ａは、制限条件判定部５２において、切替スイッチ１２１が有効になっており、かつ、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が第１領域に位置している（αｔｈ１≦α≦αｔｈ２）あるいはバケットシリンダ２４のピストン２４２が第１領域に位置している（γｔｈ１≦γ≦γｔｈ２）と判定された場合に、バケット２３内の積荷の重量を補正演算する。具体的には、積荷重量補正部５２Ａは、リフトアームシリンダ２２あるいはバケットシリンダ２４に動作制限がかかることにより、当該動作制限がかからない場合における積荷の重量演算（積荷重量演算部５１Ａにおける演算）に対して補正をかけて積荷の演算を行う。

信号出力部５３は、荷重計測条件判定部５１において作業装置２の姿勢が所定の荷重計測条件を満たすと判定され（α＞α１かつγ＞γ１）、かつ、制限条件判定部５２において切替スイッチ１２１が有効になっていると共に、リフトアーム角度αがαｔｈ１≦α≦αｔｈ２を満たす（ピストン２２２が第１領域に位置している）と判定された場合には、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が第１終端に近づくほどリフトアーム用電磁比例弁４５に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限する。

また、信号出力部５３は、荷重計測条件判定部５１において作業装置２の姿勢が所定の荷重計測条件を満たすと判定され（α＞α１かつγ＞γ１）、かつ、制限条件判定部５２において切替スイッチ１２１が有効になっていると共に、バケット角度γがγｔｈ１≦γ≦γｔｈ２を満たす（ピストン２４２が第１領域に位置している）と判定された場合には、バケットシリンダ２４のピストン２４２が第１終端に近づくほどバケット用電磁比例弁４６に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限する。

これにより、リフトアームシリンダ２２のロッド２２１およびバケットシリンダ２４のロッド２４１がそれぞれストロークエンドに衝突することを防いでリフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４のそれぞれにおける圧力籠りの発生を抑制し、コントローラ５による積荷重量の計測精度を向上させることができる。

また、信号出力部５３は、荷重計測条件判定部５１において作業装置２の姿勢が所定の荷重計測条件を満たさないと判定された場合（α≦α１あるいはγ≦γ１）、および制限条件判定部５２においてリフトアーム角度αがαｔｈ１≦α≦αｔｈ２を満たさない（α＜αｔｈ１、α＞αｔｈ２）と共に、バケット角度γがγｔｈ１≦γ≦γｔｈ２を満たさない（γ＜γｔｈ１、γ＞γｔｈ２）と判定された場合には、リフトアーム用電磁比例弁４５およびバケット用電磁比例弁４６に対して、データ取得部５０で取得された操作レバー１２０の操作量に基づいた指令電流をそれぞれ出力する。すなわち、この場合には、コントローラ５は、リフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４に対して動作制限をかけない。

また、本実施形態では、信号出力部５３は、制限条件判定部５２において切替スイッチ１２１がＯＦＦとなっていると判定された場合においても、リフトアーム用電磁比例弁４５およびバケット用電磁比例弁４６に対して、データ取得部５０で取得された操作レバー１２０の操作量に基づいた指令電流をそれぞれ出力する。

これにより、コントローラ５によってリフトアーム用電磁比例弁４５およびバケット用電磁比例弁４６に出力する指令電流を制限するかどうかについては、オペレータの任意で選択することができる。これにより、必要な場合にのみリフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４の動作が制限されることから、作業装置２の動作効率を低下させることなく、コントローラ５による積荷重量の計測精度を向上させることができる。

（コントローラ５内での処理）
次に、コントローラ５内で実行される具体的な処理の流れについて、図５を参照して説明する。

図５は、第１実施形態に係るコントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５では、まず、データ取得部５０が、切替スイッチ１２１から出力された切替信号、リフトアーム角度センサ３１で検出されたリフトアーム角度α、およびベルクランク角度センサ３２で検出されたベルクランク角度βをそれぞれ取得する（ステップＳ５０１）。

次に、荷重計測条件判定部５１は、ステップＳ５０１で取得されたリフトアーム角度αが条件閾値α１よりも大きく、かつステップＳ５０１で取得されたベルクランク角度βに基づいて算出されたバケット角度γが条件閾値γ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０２Ａ）。

ステップＳ５０２Ａにおいて、リフトアーム角度αが条件閾値α１よりも大きく、かつバケット角度γが条件閾値γ１よりも大きい（α＞α１かつγ＞γ１）と判定された場合（ステップＳ５０２Ａ／ＹＥＳ）、制限条件判定部５２は、ステップＳ５０１で取得された切替信号に基づいて、切替スイッチ１２１がＯＮに切り替わっているか否か、すなわち切替スイッチ１２１が有効になっているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。

ステップＳ５０２において切替スイッチ１２１がＯＮに切り替わっていると判定された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、制限条件判定部５２は、リフトアーム角度αが第１角度閾値αｔｈ１以上であって第２角度閾値αｔｈ２以下であるか否かを判定すると共に、バケット角度γが第１角度閾値γｔｈ１以上であって第２角度閾値γｔｈ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。すなわち、ステップＳ５０４において、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２およびバケットシリンダ２４のピストン２４２のいずれかが第１領域に位置しているか否かについて判定される。

ステップＳ５０４において、リフトアーム角度αが第１角度閾値αｔｈ１以上であって第２角度閾値αｔｈ２以下である（αｔｈ１≦α≦αｔｈ２）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、信号出力部５３は、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が第１終端に近づくほどリフトアーム用電磁比例弁４５に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限した信号を出力する（ステップＳ５０５）。

また、ステップＳ５０４において、バケット角度γが第１角度閾値γｔｈ１以上であって第２角度閾値γｔｈ２以下である（γｔｈ１≦γ≦γｔｈ２）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、信号出力部５３は、バケットシリンダ２４のピストン２４２が第１終端に近づくほどバケット用電磁比例弁４６に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限した信号を出力する（ステップＳ５０５）。

すなわち、ステップＳ５０５において、信号出力部５３は、ステップＳ５０４でピストンが第１領域に位置していると判定された側の電磁比例弁に対して制限に係る信号を出力する。したがって、ステップＳ５０４においてリフトアームシリンダ２２のピストン２２２およびバケットシリンダ２４のピストン２４２のそれぞれが第１領域に位置していると判定された場合には、ステップＳ５０５において、信号出力部５３は、リフトアーム用電磁比例弁４５およびバケット用電磁比例弁４６の両方に対して制限に係る信号を出力する。

そして、積荷重量補正部５２Ａは、積荷の重量の補正演算を行い（ステップＳ５０７）、コントローラ５における処理が終了する。

一方、ステップＳ５０２Ａにおいてリフトアーム角度αが条件閾値α１以下、かつバケット角度γが条件閾値γ１以下である（α≦α１かつγ≦γ１）と判定された場合（ステップＳ５０２Ａ／ＮＯ）、ステップＳ５０２において切替スイッチ１２１がＯＮではない、すなわち切替スイッチ１２１がＯＦＦである（無効である）と判定された場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）、およびステップＳ５０４においてリフトアーム角度αがαｔｈ１≦α≦αｔｈ２を満たさず（α＜αｔｈ１またはα＞αｔｈ２）かつバケット角度γがγｔｈ１≦γ≦γｔｈ２を満たさない（γ＜γｔｈ１またはγ＞γｔｈ２）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＮＯ）には、信号出力部５３は、リフトアーム用電磁比例弁４５およびバケット用電磁比例弁４６に対して、データ取得部５０で取得された操作レバー１２０の操作量に基づいた指令電流をそれぞれ出力する。（ステップＳ５０６）。

そして、積荷重量演算部５１Ａは、積荷の重量の演算を行い（ステップＳ５０７）、コントローラ５における処理が終了する。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るコントローラ５について、図６を参照して説明する。図６において、第１実施形態に係るコントローラ５について説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

なお、本実施形態に係るコントローラ５の構成要素は、第１実施形態に係るコントローラ５の構成要素と同様であることから、機能ブロック図を省略し（図４参照）、各構成要素の符号も同一の符号を付すこととする。

図６は、第２実施形態に係るコントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５では、ステップＳ５０１、ステップＳ５０２Ａ、ステップＳ５０２と進み、ステップＳ５０２において切替スイッチ１２１がＯＮであると判定されると（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、制限条件判定部５２は、リフトアーム角度αがリフトアーム２１を水平姿勢にした状態での高さに対応する角度αｍ（以下、単に「水平姿勢角度αｍ」とする）以上であるか否かを判定する（ステップＳ５１２）。

ステップＳ５１２においてリフトアーム角度αが水平姿勢角度αｍ以上である（α≧αｍ）と判定された場合（ステップＳ５１２／ＹＥＳ）、制限条件判定部５２は、バケット角度γが第１角度閾値γｔｈ１以上であって第２角度閾値γｔｈ２以下であるか否か、すなわちバケットシリンダ２４のピストン２４２がチルト動作側となる第１領域に位置しているか否かを判定する（ステップＳ５１４）。

ステップＳ５１４においてバケット角度γが第１角度閾値γｔｈ１以上であって第２角度閾値γｔｈ２以下である（γｔｈ１≦γ≦γｔｈ２）と判定された場合（ステップＳ５１４／ＹＥＳ）、信号出力部５３は、バケットシリンダ２４のピストン２４２が第１終端に近づくほどバケット用電磁比例弁４６に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限した信号を出力する（ステップＳ５１５）。そして、積荷重量補正部５２Ａは、積荷の重量の補正演算を行い（ステップＳ５０７）、コントローラ５における処理が終了する。

また、ステップＳ５１４においてγｔｈ１≦γ≦γｔｈ２を満たさない（γ＜γｔｈ１またはγ＞γｔｈ２）と判定された場合（ステップＳ５１４／ＮＯ）、続いて、制限条件判定部５２は、リフトアーム角度αが第１角度閾値αｔｈ１以上であって第２角度閾値αｔｈ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５１６）。

ステップＳ５１６においてリフトアーム角度αが第１角度閾値αｔｈ１以上であって第２角度閾値αｔｈ２以下である（αｔｈ１≦α≦αｔｈ２）と判定された場合（ステップＳ５１６／ＹＥＳ）、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が第１終端に近づくほどリフトアーム用電磁比例弁４５に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限した信号を出力する（ステップＳ５１６Ａ）。そして、積荷重量補正部５２Ａは、積荷の重量の補正演算を行い（ステップＳ５０７）、コントローラ５における処理が終了する。

一方、ステップＳ５１２においてリフトアーム角度αが水平姿勢角度αｍ以上でない、すなわちリフトアーム角度αが水平姿勢角度αｍよりも小さい（α＜αｍ）と判定された場合（ステップＳ５１２／ＮＯ）、およびステップＳ５１６においてリフトアーム角度αがαｔｈ１≦α≦αｔｈ２を満たさない（α＜αｔｈ１またはα＞αｔｈ２）と判定された場合（ステップＳ５１６／ＮＯ）、ステップＳ５０２Ａ／ＮＯおよびステップＳ５０２／ＮＯの場合と同様に、ステップＳ５０６、ステップＳ５０７に進んで、コントローラ５における処理が終了する。

このように、本実施形態では、コントローラ５は、所定の荷重計測条件を満たし、かつ、リフトアーム２１の高さが水平姿勢での高さ以上であって、バケットシリンダ２４のピストン２４２がチルト動作側の終端側に設けた第１領域に位置している場合に、バケットシリンダ２４のピストン２４２が第１終端に近づくほどバケット用電磁比例弁４６に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限する。

これにより、コントローラ５における第２段階の計測に相当する積荷の残重量の計測を行う場合にのみ作業装置２の動作速度が制限されるため、作業装置２の動作効率をできる限り低下させることなく、コントローラ５による積荷重量の計測精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、コントローラ５は、所定の荷重計測条件を満たし、かつ、リフトアーム２１の高さが水平姿勢での高さ以上であるが、バケットシリンダ２４のピストン２４２が第１領域に位置していない場合には、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が上げ動作側の終端側の第１領域に位置していれば、リフトアームシリンダ２２のピストン２２２が第１終端に近づくほどリフトアーム用電磁比例弁４５に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限する。

コントローラ５における積荷の残重量の計測では、積込み先となるダンプトラック１００の大きさによっては、リフトアーム２１を最も高い位置に近い位置まで上昇させた上でバケット２３をダンプさせることもあるため、リフトアームシリンダ２２における圧力籠りの発生を抑制している。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るコントローラ５Ａについて、図７および図８を参照して説明する。図７および図８において、第１実施形態に係るコントローラ５について説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図７は、第３実施形態に係るコントローラ５Ａが有する機能を示す機能ブロック図である。図８は、第３実施形態に係るコントローラ５Ａで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５Ａは、図７に示すように、データ取得部５０と、荷重計測条件判定部５１と、積荷重量演算部５１Ａと、制限条件判定部５２と、積荷重量補正部５２Ａと、信号出力部５３と、に加えて、フィルタ処理部５４を含む。

フィルタ処理部５４は、荷重計測条件判定部５１において所定の荷重計測条件を満たすと判定された場合に、信号出力部５３がリフトアーム用電磁比例弁４５に出力する指令電流に対して、ロッド２２１の動き出し時における立ち上がりおよびロッド２２１の停止時における立ち下がりをそれぞれ遅らせるフィルタ処理を施すと共に、信号出力部５３がバケット用電磁比例弁４６に出力する指令電流に対して、ロッド２４１の動き出し時における立ち上がりおよびロッド２４１の停止時における立ち下がりをそれぞれ遅らせるフィルタ処理を施す。

図８に示すように、本実施形態に係るコントローラ５Ａでは、第１実施形態と同様に、ステップＳ５０１、ステップＳ５０２Ａ、ステップＳ５０２、ステップＳ５０４と進み、ステップＳ５０４においてＹＥＳとなった場合に、フィルタ処理部５４が、ロッド２２１，２４１の動き出し時（始動時）および停止時の指令電流に対するフィルタ処理をＯＮにした上で（ステップＳ５２１）、ステップＳ５０５に進む。

また、ステップＳ５０２においてＮＯとなった場合およびステップＳ５０４においてＮＯとなった場合においても、フィルタ処理部５４が、ロッド２２１，２４１の動き出し時（始動時）および停止時の指令電流に対するフィルタ処理をＯＮにした上で（ステップＳ５２２）、ステップＳ５０６に進む。一方、ステップＳ５０２ＡにおいてＮＯとなった場合には、所定の荷重計測条件が満たされていないため、フィルタ処理を行わずにステップＳ５０６に進む。

これにより、本実施形態では、リフトアームシリンダ２２のロッド２２１およびバケットシリンダ２４のロッド２４１がそれぞれストロークエンドに衝突することを防いでリフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４のそれぞれにおける圧力籠りの発生を抑制するだけでなく、リフトアームシリンダ２２のロッド２２１およびバケットシリンダ２４のロッド２４１の急な動き出しや急な停止によって発生する圧力籠りも抑制することができるため、コントローラ５による積荷重量の計測精度をさらに向上させることができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るコントローラ５Ａについて、図９を参照して説明する。図９において、第１実施形態および第２実施形態に係るコントローラ５、ならびに第３実施形態に係るコントローラ５Ａについて説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

なお、本実施形態に係るコントローラ５Ａの構成要素は、第３実施形態に係るコントローラ５Ａの構成要素と同様であることから、機能ブロック図を省略し（図７参照）、各構成要素の符号も同一の符号を付すこととする。

図９は、第４実施形態に係るコントローラ５Ａで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５Ａでは、第２実施形態と同様に、ステップＳ５０１、ステップＳ５０２Ａ、ステップＳ５０２、ステップＳ５１２、ステップＳ５１４と進み、ステップＳ５１４においてＹＥＳとなった場合に、フィルタ処理部５４が、ロッド２４１の動き出し時（始動時）および停止時の指令電流に対するフィルタ処理をＯＮにした上で（ステップＳ５２１）、ステップＳ５１５に進む。

また、ステップＳ５１６においてＹＥＳとなった場合に、フィルタ処理部５４が、ロッド２２１の動き出し時（始動時）および停止時の指令電流に対するフィルタ処理をＯＮにした上で（ステップＳ５２３）、ステップＳ５１６Ａに進む。

そして、ステップＳ５０２においてＮＯとなった場合、ステップＳ５１２においてＮＯとなった場合、およびステップＳ５１６においてＮＯとなった場合には、フィルタ処理部５４が、ロッド２２１，２４１の動き出し時（始動時）および停止時の指令電流に対するフィルタ処理をＯＮにした上で（ステップＳ５２２）、ステップＳ５０６に進む。一方、ステップＳ５０２ＡにおいてＮＯとなった場合には、所定の荷重計測条件が満たされていないため、フィルタ処理を行わずにステップＳ５０６に進む。

これにより、本実施形態では、第２実施形態および第３実施形態のそれぞれの作用および効果と同様の作用および効果を奏することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るコントローラ５について、図１０を参照して説明する。図１０において、第１実施形態に係るコントローラ５について説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０は、第５実施形態に係るコントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５では、まず、データ取得部５０が、リフトアーム角度センサ３１で検出されたリフトアーム角度αおよびベルクランク角度センサ３２で検出されたベルクランク角度βをそれぞれ取得する（ステップＳ５３１）。

次に、荷重計測条件判定部５１は、ステップＳ５３１で取得されたリフトアーム角度αが条件閾値α１以下であって、かつ、ステップＳ５３１で取得されたベルクランク角度βに基づいて算出されたバケット角度γがバケット２３の水平姿勢を規定する角度範囲（γｍ１以上γｍ２以下の範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ５３２）。すなわち、ステップＳ５３２において、荷重計測条件判定部５１は、ホイールローダ１が掘削作業を行っているか否かを判定する。なお、角度γｍ１および角度γｍ２はいずれも、条件閾値γ１よりも小さい角度である。

ステップＳ５３２においてリフトアーム角度αが条件閾値α１以下であって（α≦α１）、かつバケット角度γがバケット２３の水平姿勢での角度範囲にある（γｍ１≦γ≦γｍ２）と判定された場合（ステップＳ５３２／ＹＥＳ）、データ取得部５０は、リフトアーム角度αおよびベルクランク角度βを再取得する（ステップＳ５３３）。

続いて、荷重計測条件判定部５１は、ステップＳ５３３で取得されたリフトアーム角度αが条件閾値α１よりも大きく、かつ、ステップＳ５３３で取得されたベルクランク角度βに基づいて算出されたバケット角度γが条件閾値γ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０２Ａ）。そして、ステップＳ５０２ＡにおいてＹＥＳとなった場合には、ステップＳ５０４に進み（本実施形態では、切替スイッチ１２１を備えていない）、以降の処理は、第１実施形態に係るコントローラ５と同様となる。

他方、ステップＳ５３２においてリフトアーム角度αが条件閾値α１よりも大きい（α＞α１）、またはバケット角度γがバケット２３の水平姿勢での角度範囲にない（γ＜γｍ１またはγ＞γｍ２）と判定された場合（ステップＳ５３２／ＮＯ）には、ステップＳ５３１へ戻って処理を繰り返す。

ここで、コントローラ５による積荷の残重量の計測は、第１段階の計測である積荷の総重量の計測の後に行われることから、本実施形態に係るコントローラ５は、ステップＳ５３１およびステップＳ５３２において積荷の総重量の計測が開始されたか否かを判定している。

コントローラ５における積荷の総重量の計測は、前述したように、ホイールローダ１が掘削作業を行った後、バケット２３をフルチルトさせた状態でリフトアーム２１を上昇させている間に行われる。そこで、コントローラ５は、リフトアーム角度センサ３１で検出されたリフトアーム角度αおよびベルクランク角度センサ３２で検出されたベルクランク角度βに基づいて、ホイールローダ１の掘削作業時における作業装置２の姿勢をステップＳ５３１およびステップＳ５３２において判定している。すなわち、本実施形態では、掘削作業を行っていることが所定の荷重計測条件に含まれている。

このように、本実施形態では、所定の荷重計測条件を、コントローラ５による積荷の総重量の計測の開始とすることで、積荷の残重量の計測を行う場合に特化して作業装置２の動作速度を制限することができるため、作業装置２の動作効率をできる限り低下させることなく、コントローラ５による積荷重量の計測精度を向上させることが可能となる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係るコントローラ５について、図１１を参照して説明する。図１１において、第１、第２、第５実施形態に係るコントローラ５について説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１１は、第６実施形態に係るコントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５では、第５実施形態に係るコントローラ５と同様に、ステップＳ５３１、ステップＳ５３２、ステップＳ５３３と進んだ後、ステップＳ５０２Ａに進む。そして、ステップＳ５０２ＡにおいてＹＥＳとなった場合には、ステップＳ５１２に進み（本実施形態においても、切替スイッチ１２１を備えていない）、以降の処理は、第２実施形態に係るコントローラ５（図６参照）と同様となる。

これにより、本実施形態では、第２実施形態および第５実施形態のそれぞれの作用および効果と同様の作用および効果を奏することができる。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係るコントローラ５Ａについて、図１２を参照して説明する。図１２において、第１および第５実施形態に係るコントローラ５ならびに第３実施形態に係るコントローラ５Ａについて説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１２は、第７実施形態に係るコントローラ５Ａで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５Ａでは、第５および第６実施形態に係るコントローラ５と同様に、ステップＳ５３１、ステップＳ５３２、ステップＳ５３３と進んだ後、ステップＳ５０２Ａに進む。そして、ステップＳ５０２ＡにおいてＹＥＳとなった場合には、第５実施形態と同様にステップＳ５０４に進み（本実施形態においても、切替スイッチ１２１を備えていない）、以降の処理は、第３実施形態に係るコントローラ５Ａと同様となる。

これにより、本実施形態では、第３実施形態および第５実施形態のそれぞれの作用および効果と同様の作用および効果を奏することができる。

＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係るコントローラ５Ａについて、図１３を参照して説明する。図１３において、第１、２、５実施形態に係るコントローラ５および第３実施形態に係るコントローラ５Ａについて説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１３は、第８実施形態に係るコントローラ５Ａで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るコントローラ５Ａでは、第５～７実施形態に係るコントローラ５，５Ａと同様に、ステップＳ５３１、ステップＳ５３２、ステップＳ５３３と進んだ後、ステップＳ５０２Ａに進む。そして、ステップＳ５０２ＡにおいてＹＥＳとなった場合には、第６実施形態と同様にステップＳ５１２に進み（本実施形態においても、切替スイッチ１２１を備えていない）、以降の処理は、第４実施形態に係るコントローラ５Ａと同様となる。

これにより、本実施形態では、第４実施形態および第５実施形態のそれぞれの作用および効果と同様の作用および効果を奏することができる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、所定の実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、所定の実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、所定の実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、上記の各実施形態では、建設機械の一態様としてホイールローダ１を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、クローラ式の油圧ショベルなど、油圧により駆動される作業装置を備えた建設機械であれば本発明を適用することができる。

また、上記の各実施形態では、コントローラ５，５Ａは、リフトアームシリンダ２２におけるロッド２２１の伸長側およびバケットシリンダ２４におけるロッド２４１の伸長側の動作を制限していたが、必ずしも伸長側である必要はなく、リフトアームシリンダ２２におけるロッド２２１の収縮側（リフトアーム２１の下降動作側）およびバケットシリンダ２４におけるロッド２４１の収縮側（バケット２３のダンプ動作側）の動作を制限してもよい。

１：ホイールローダ（建設機械）
２：作業装置
５，５Ａ：コントローラ
２１：リフトアーム
２２：リフトアームシリンダ（油圧シリンダ）
２２Ａ，２４Ａ：ロッド室
２３：バケット
２４：バケットシリンダ（油圧シリンダ）
３１：リフトアーム角度センサ（姿勢センサ）
３２：ベルクランク角度センサ（姿勢センサ）
３３：リフトアーム圧力センサ（圧力センサ）
３４：バケット圧力センサ（圧力センサ）
４１：油圧ポンプ
４２：パイロットポンプ（パイロット油圧ポンプ）
４３：リフトアーム用方向制御弁（方向制御弁）
４４：バケット用方向制御弁（方向制御弁）
４５：リフトアーム用電磁比例弁（電磁弁）
４６：バケット用電磁比例弁（電磁弁）
１２０：操作レバー
１２１：切替スイッチ（切替装置）
２２１，２４１：ロッド
２２２，２４２：ピストン

Claims

エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される圧油により動作する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダにより上下方向に動作する作業装置と、
前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間に設けられ、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される圧油の方向および流量を制御する方向制御弁と、
前記方向制御弁にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、
前記パイロット油圧ポンプから前記方向制御弁に供給されるパイロット圧油の圧力を制御する電磁弁と、
前記電磁弁を介して前記方向制御弁を制御する信号を出力する操作レバーと、
前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力センサと、
前記作業装置の姿勢を検出する姿勢センサと、
前記圧力センサにより検出された前記油圧シリンダの圧力および前記姿勢センサにより検出された前記作業装置の姿勢に基づいて前記作業装置に積み込まれた積荷の重量を計測するコントローラと、
を備えた建設機械において、
前記積荷の重量の計測を行うか否かを切り替える切替装置を備え、
前記作業装置は、
基端部がフレームに対し回動可能に取り付けられたリフトアームと、
前記リフトアームの先端部に回動可能に取り付けられたバケットと、を少なくとも備え、
前記油圧シリンダは、
少なくとも前記リフトアームを駆動するリフトアームシリンダまたは前記バケットを駆動するバケットシリンダであって、
前記コントローラは、
前記姿勢センサにより検出された前記作業装置の姿勢が、前記リフトアームの角度が前記バケットを地面に接地させた状態における前記リフトアームの角度に対応する角度よりも大きく、かつ、前記バケットの角度が前記バケットをチルト動作して抱え込んだ姿勢となっている場合における前記バケットの角度に対応する角度よりも大きくなる条件を満たし、かつ、前記切替装置が有効になっていると共に、前記油圧シリンダのピストンが、前記油圧シリンダの一方の終端である第１終端側の所定の領域に設けた第１領域または前記油圧シリンダの他方の終端である第２終端側の所定の領域に設けた第２領域に位置している場合には、前記ピストンが前記第１終端または前記第２終端に近づくほど前記電磁弁に出力する指令電流の大きさを小さくするように制限する
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記油圧シリンダは、前記リフトアームを駆動するリフトアームシリンダであって、
前記コントローラは、
前記条件を満たし、かつ、前記切替装置が有効になっていると共に、前記リフトアームシリンダにおける前記第１終端としての前記リフトアームの上げ動作に対応したロッド室側の終端側に設けた前記第１領域に前記リフトアームシリンダの前記ピストンが位置している場合には、前記ピストンが前記第１終端に近づくほど前記リフトアームシリンダを制御する前記電磁弁に出力する前記指令電流の大きさを小さくするように制限する
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記油圧シリンダは、前記バケットを駆動するバケットシリンダであって、
前記コントローラは、
前記条件を満たし、かつ、前記切替装置が有効になっていると共に、前記リフトアームの高さが前記リフトアームを水平姿勢にした状態での高さ以上であって、前記バケットシリンダにおける前記第１終端としての前記バケットのチルト動作に対応したロッド室側の終端側に設けた前記第１領域に前記バケットシリンダの前記ピストンが位置している場合には、前記ピストンが前記第１終端に近づくほど前記バケットシリンダを制御する前記電磁弁に出力する前記指令電流の大きさを小さくするように制限する
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記条件を満たす場合に、前記電磁弁に出力する前記指令電流に対して前記油圧シリンダのロッドの動き出し時における前記指令電流の立ち上がりおよび前記ロッドの停止時における前記指令電流の立ち下がりをそれぞれ遅らせるフィルタ処理を施し、
前記条件を満たし、かつ、前記切替装置が有効になっていると共に、前記第１領域または前記第２領域に前記ピストンが位置している場合には、前記電磁弁に出力する前記指令電流に対して前記フィルタ処理を施すと共に、前記ピストンが前記第１終端または前記第２終端に近づくほど前記電磁弁に出力する前記指令電流の大きさを小さくするように制限する
ことを特徴とする建設機械。