WO2018043091A1 - ホイールローダおよびホイールローダの制御方法 - Google Patents

ホイールローダおよびホイールローダの制御方法 Download PDF

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wheel
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boom
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亨 内藤
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株式会社小松製作所
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    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/434—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like providing automatic sequences of movements, e.g. automatic dumping or loading, automatic return-to-dig
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    • E02F9/262—Surveying the work-site to be treated with follow-up actions to control the work tool, e.g. controller
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2083—Control of vehicle braking systems

Definitions

  • the present invention relates to a wheel loader and a wheel loader control method.
  • a wheel loader which is a self-propelled working vehicle, includes a traveling device for traveling the vehicle and a work machine for performing various operations such as excavation.
  • the traveling device and the work machine are driven by driving force from the engine.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-303574
  • a wheel loader is disclosed.
  • the wheel loader also includes a display device that displays the image captured by the video camera or the distance measured by the laser distance sensor at a position visible to the operator seated in the driver's seat. Thereby, the operator can monitor the state of the road surface located under the work implement.
  • Patent Document 2 discloses an automatic excavator (for example, a wheel loader) provided with a visual sensor composed of two cameras.
  • An automatic excavator measures the distance to an excavation object or a dump truck using a visual sensor for automatic excavation.
  • the wheel loader operator operates the accelerator pedal and the boom lever at the same time when the earth and sand picked up by the bucket of the work equipment is loaded on the loading platform of the dump truck. As a result, the wheel loader moves forward and performs boom raising. Such loading work is also called “dump approach”.
  • the operator In the loading operation, the operator must ensure that the front wheel tip does not collide with the side surface of the dump truck, and that the work implement (particularly the lower end of the boom) is on the side surface of the dump truck (specifically, the upper part of the vessel It is necessary to operate the wheel loader so that it does not collide. Thus, the operator needs to perform the loading operation while simultaneously confirming the upper and lower two locations.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described problems, and the purpose thereof is a wheel capable of assisting an operator's operation when loading excavated material such as excavated earth and sand onto a loading target (for example, a dump truck). It is to provide a method for controlling a loader and a wheel loader.
  • the controller causes the wheel loader to perform a predetermined operation for avoiding a collision when the distance measured by the sensor becomes equal to or less than the threshold value as the wheel loader travels.
  • a dump truck will be described as an example of a loading target for loading the excavated excavated material, but the present invention is not limited to this.
  • a self-propelled container such as a container for earth and sand is used. It may be a loading target that cannot.
  • FIG. 1 is a side view of a wheel loader 1 based on the embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 includes a main body 5, a work machine 30, wheels 3 a and 3 b, and a cab 6.
  • the wheel loader 1 can be self-propelled when the wheels 3 a and 3 b are rotationally driven, and can perform a desired work using the work machine 30.
  • the main body 5 has a front frame 5a and a rear frame 5b.
  • the front frame 5a and the rear frame 5b are connected to each other by a center pin 81 so as to be swingable in the left-right direction.
  • a pair of steering cylinders 82 are provided across the front frame 5a and the rear frame 5b.
  • the steering cylinder 82 is a hydraulic cylinder driven by hydraulic oil from a steering pump (not shown). As the steering cylinder 82 expands and contracts, the front frame 5a swings with respect to the rear frame 5b. Thereby, the advancing direction of the wheel loader 1 is changed.
  • the work machine 30 and a pair of front wheels 3a are attached to the front frame 5a.
  • the front frame 5a rotatably supports the front wheel 3a.
  • the work machine 30 is disposed in front of the main body 5.
  • the work machine 30 is driven by hydraulic oil from a hydraulic pump 119 (see FIG. 3).
  • the work machine 30 includes a boom 31, a pair of lift cylinders 33, a bucket 32, a bell crank 34, a tilt cylinder 35, and a tilt rod 36 that connects the tip of the bell crank 34 and the bucket 32. ing.
  • the boom 31 is rotatably supported by the front frame 5a.
  • a base end portion (base end portion) of the boom 31 is swingably attached to the front frame 5 a by a boom pin 7.
  • One end of the lift cylinder 33 is attached to the front frame 5a.
  • the other end of the lift cylinder 33 is attached to the boom 31.
  • the front frame 5 a and the boom 31 are connected by a lift cylinder 33.
  • the lift cylinder 33 expands and contracts with the hydraulic oil from the hydraulic pump 119, the boom 31 swings up and down around the boom pin 7.
  • FIG. 1 only one of the lift cylinders 33 is shown, and the other is omitted.
  • the bucket 32 is rotatably supported at the tip of the boom 31.
  • the bucket 32 is instructed by a bucket pin 39 to be swingable at the tip of the boom 31.
  • One end of the tilt cylinder 35 is attached to the front frame 5a.
  • the other end of the tilt cylinder 35 is attached to the bell crank 34.
  • the bell crank 34 and the bucket 32 are connected by a link device (not shown).
  • the front frame 5a and the bucket 32 are connected by a tilt cylinder 35, a bell crank 34, and a link device.
  • the tilt cylinder 35 expands and contracts with hydraulic oil from the hydraulic pump 119, so that the bucket 32 swings up and down around the bucket pin 39.
  • the cab 6 and a pair of rear wheels 3b are attached to the rear frame 5b.
  • the cab 6 is mounted on the main body 5.
  • the cab 6 is equipped with a seat on which an operator is seated, an operation device to be described later, and the like.
  • the wheel loader 1 further includes a sensor 40 for measuring a distance (hereinafter also referred to as “distance D”) between the dump truck to be loaded and the front wheel 3a.
  • the sensor 40 is installed on the roof 61 of the cab 6. Specifically, the sensor 40 is installed on the roof 61. More specifically, the sensor 40 is installed at the front end of the roof 61.
  • the sensor 40 measures the distance between the dump truck and the front end of the front wheel 3a.
  • the sensor 40 senses at least a region including the front end portion of the front wheel 3a and the front topography of the front wheel 3a.
  • the sensor 40 may be any device for measuring a distance, and various devices such as an ultrasonic sensor, a laser sensor, an infrared sensor, and a camera can be used as the sensor 40.
  • FIG. 3 is a perspective view of the wheel loader 1.
  • the bucket 32 can be raised by raising the boom 31 based on an operator operation. With the excavated material such as earth and sand excavated in the bucket being loaded, the operator reduces the tilt angle of the bucket 32 (angle ⁇ in FIG. 12) to load the excavated material on a dump truck or other object to be loaded. Is possible.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the sensing range of the sensor 40.
  • the sensor 40 is arranged so that the optical axis 48 of the sensor 40 faces downward from the horizontal plane by an angle ⁇ + ⁇ / 2.
  • the angle ⁇ is an angle at which at least a region including the front end portion of the front wheel 3a and the front topography of the front wheel 3a can be sensed.
  • ⁇ is an angle representing a sensing range (when the sensor 40 is a camera, the angle of view).
  • the senor 40 can measure the distance between the dump truck to be loaded and the front wheel 3a.
  • the information obtained by the sensor 40 is sent to a controller 110 (FIG. 8) described later of the wheel loader 1 for data processing.
  • the senor 40 is installed on the roof 61 in such a posture that the two front wheels 3a can be sensed.
  • the present invention is not limited to this.
  • the sensor 40 may be installed on the roof 61 in such a posture that any one of the two front wheels 3a can be sensed.
  • the sensor 40 may be installed under the roof 61. In the case of such a configuration, the sensor 40 senses the front of the sensor 40 via the windshield 62 of the cab 6.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the dump approach.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining a general operator operation during the dump approach.
  • FIG. 5B is a diagram showing a case where the operator raises the boom 31 from the state of FIG. 5A during the dump approach.
  • the operator performs an accelerator operation in the section Q11. Specifically, the operator steps on an accelerator pedal (not shown). Furthermore, in the section Q11, the operator operates a boom operation lever 122 (FIG. 6) described later in order to raise the boom 31. Thereby, in the section Q11, the wheel loader 1 travels toward the dump truck 900 and the boom raising operation is executed.
  • the reason why the operator performs the accelerator operation in the section Q ⁇ b> 11 has a strong meaning for supplying a sufficient amount of oil to the lift cylinder 33 rather than driving the wheel loader 1.
  • the engine speed is increased to ensure the output of hydraulic oil from the hydraulic pump. Therefore, even if the operator depresses the brake pedal to decrease the vehicle speed in the section Q11, the operator continues to depress the accelerator pedal.
  • the operator stops the accelerator operation and performs the brake operation. Specifically, the operator stops stepping on the accelerator pedal and steps on a brake pedal (not shown). As a result, the operator stops the wheel loader 1 before the dump truck 900. Thereafter, the operator operates a bucket operation lever 123 (FIG. 6) described later, and loads the earth and sand picked up by the bucket 32 onto the loading platform of the dump truck 900.
  • the passing trajectory of the bucket 32 is typically represented as a broken line La.
  • the operator performs an accelerator operation in the section Q21 as in the section Q11.
  • the wheel loader 1 travels toward the dump truck 900 and the boom raising operation is executed.
  • the operator stops the accelerator operation and performs the brake operation.
  • the boom angle of the boom 31 is larger at the final position of the section Q21 than at the final position of the section Q11. For this reason, the height of the bucket 32 is higher at the final position of the section Q21 than at the final position of the section Q11.
  • the boom 31 when the boom 31 is raised to a height higher than that shown in FIG. 5A in the section Q21, the following event may occur in the section Q22.
  • the bucket In order to prevent the lower end 31a of the boom 31 from colliding with the vessel 901 of the dump truck 900, when the operator advances the wheel loader 1 with the line of sight directed toward the boom 31, the bucket is placed at the position targeted by the operator. Before 32 arrives, the front end of the front wheel 3a collides with the side surface of the dump truck 900. Therefore, in the present embodiment, such an event is avoided using the sensor 40.
  • the passing trajectory of the bucket 32 is shown as a broken line Lb.
  • the wheel loader 1 uses the sensor 40 to measure the distance D between the dump truck 900 and the front wheel 3a.
  • the controller 110 of the wheel loader 1 stops the traveling of the wheel loader 1 when the distance D measured by the sensor 40 becomes equal to or less than the threshold value as the wheel loader 1 travels.
  • the front wheel 3a can be prevented from colliding with the dump truck 900. . Therefore, according to the wheel loader 1, an operator operation at the time of the dump approach can be assisted.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the system configuration of the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 includes a boom 31, a bucket 32, a lift cylinder 33, a tilt cylinder 35, a sensor 40, a controller 110, a boom angle sensor 112, a bucket angle sensor 113, An engine 118, a hydraulic pump 119, an operation lever 120, operation valves 131, 141, and 153, a monitor 151, a speaker 152, a brake cylinder 154, and a brake 155 are provided.
  • the operation lever 120 includes a forward / reverse switching operation lever 121, a boom operation lever 122, a bucket operation lever 123, and vibrators 124, 125, and 126.
  • the controller 110 includes a determination unit 1101.
  • the controller 110 controls the overall operation of the wheel loader 1.
  • the controller 110 controls the number of revolutions of the engine 118 based on the operation of an accelerator pedal (not shown). Further, the controller receives a signal based on an operator operation by the operation lever 120 and causes the wheel loader 1 to execute an operation corresponding to the operation.
  • the hydraulic pump 119 is driven by the output of the engine 118.
  • the hydraulic pump 119 supplies hydraulic oil to the lift cylinder 33 that drives the boom 31 via the operation valve 131.
  • the vertical movement of the boom 31 can be controlled by operating a boom operation lever 122 provided in the cab 6.
  • the hydraulic pump 119 supplies hydraulic oil to the tilt cylinder 35 that drives the bucket 32 via the operation valve 141.
  • the operation of the bucket 32 can be controlled by operating a bucket operation lever 123 provided in the cab 6.
  • the controller 110 sends a command signal based on operation of a brake pedal (not shown) to the operation valve 153.
  • the operation valve 153 supplies hydraulic hydraulic oil based on the command signal from the hydraulic pump 119 to the brake cylinder 154. As a result, a force corresponding to the operation of the brake pedal acts on the brake 155.
  • the controller 110 sequentially receives sensing results from the sensor 40.
  • the determination unit 1101 of the controller 110 determines whether or not the distance D measured by the sensor 40 is equal to or less than the threshold Th during the dump approach. When the determination unit 1101 determines that the distance D is equal to or less than the threshold Th, the controller 110 performs control to stop the traveling of the wheel loader 1.
  • the controller 110 receives a signal corresponding to the boom angle from the boom angle sensor 112.
  • the controller 110 receives a signal corresponding to the tilt angle from the bucket angle sensor 113.
  • a method of using signals (sensing results) output from the boom angle sensor 112 and the bucket angle sensor 113 will be described later.
  • the controller 110 displays various images on the monitor 151.
  • the controller 110 causes the speaker 152 to output a predetermined sound. A method for using the monitor 151 and the speaker 152 will be described later.
  • the vibrator 124 is a device for vibrating the forward / reverse switching operation lever 121.
  • Vibrator 125 is a device for vibrating boom operation lever 122.
  • Vibrator 126 is a device for vibrating bucket operating lever 123. A method of using the vibrators 124 to 126 will be described later.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the processing flow of the wheel loader 1.
  • the controller 110 determines whether or not the vehicle is moving forward.
  • controller 110 determines whether distance D measured by sensor 40 is equal to or smaller than threshold value Th.
  • controller 110 determines that the vehicle is not moving forward (NO in step S2), the process returns to step S2.
  • step S4 When the controller 110 determines that the distance D is equal to or less than the threshold Th (YES in step S4), the controller 110 stops the traveling of the wheel loader 1 in step S6. Typically, the controller 110 applies the brake even when the operator does not perform the brake operation. When controller 110 determines that distance D is longer than threshold value Th (NO in step S4), the process returns to step S2.
  • the controller 110 performs control to stop the traveling of the wheel loader 1 when the distance D is equal to or less than the threshold Th.
  • Such control may be forcibly stopped by an operator operation.
  • Examples of such an operator operation include an operation of pressing a predetermined button (not shown), an operation of lowering the boom 31 using the boom operation lever 122, and an operation of switching the forward / reverse switching operation lever 121 from the forward movement position to the reverse movement position. .
  • the operation of switching the forward / reverse switching operation lever 121 from the forward movement position to the reverse movement position is performed even when the wheel loader 1 moves forward (when not stopped).
  • the sensor 40 is installed at a predetermined position on the roof 61 of the cab 6.
  • the controller 110 stops traveling of the wheel loader 1 as a predetermined operation for avoiding a collision.
  • the wheel loader 1 stops traveling before the front wheel 3a collides with the dump truck 900 during the dump approach. Therefore, even when the operator fails to confirm the position of the front wheel 3a, it is possible to avoid the front wheel 3a from colliding with the dump truck 900. Therefore, according to the wheel loader 1, it is possible to assist the operator operation during the dump approach.
  • the predetermined position is a front end portion of the roof 61. According to this, compared with the case where the sensor 40 is installed in the rear end part of the roof 61, the height of the installation position of the sensor 40 can be made low.
  • FIG. 8 is a side view of the wheel loader 1A based on the embodiment.
  • FIG. 9 is a top view of the wheel loader 1A.
  • FIG. 10 is a perspective view of the wheel loader 1A.
  • the wheel loader 1A has the same hardware configuration as the wheel loader 1A except that the sensor 40A is provided instead of the sensor 40.
  • Sensor 40A is installed on the upper surface of front frame 5a.
  • the sensor 40A is installed at a predetermined position closer to the front end portion 51 (see FIG. 10) of the front frame 5a than the support position of the boom 31. Specifically, it is installed at a position close to the front end portion of the front frame 5a near the position of the boom pin 7.
  • sensor 40A is arranged above axle 52 of front wheel 3a.
  • the sensor 40A is installed between the left boom 31 and the tilt cylinder 35 as viewed from above in the Y direction of FIG.
  • the sensor 40A is arranged so that the optical axis faces diagonally to the left in the top view of FIG.
  • the sensor 40A like the sensor 40, measures the distance D between the dump truck 900 and the left front wheel 3a during the dump approach.
  • the sensor 40A may be an apparatus for measuring the distance D, and various devices such as an ultrasonic sensor, a laser sensor, an infrared sensor, and a camera can be used as the sensor 40A.
  • the sensor 40 ⁇ / b> A may be installed between the right boom 31 and the tilt cylinder 35 in a top view.
  • the sensor 40A may be installed directly below the tilt cylinder 35 in the top view of FIG.
  • the sensor 40A is not necessarily configured to measure the distance D between the left front wheel 3a and the dump truck 900.
  • the sensor 40 may be installed so as to measure the distance between at least one of the right front wheel 3a and the left front wheel 3a and the dump truck 900.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the sensing range of the sensor 40A.
  • the sensor 40A is arranged such that the optical axis 49 of the sensor 40A is positioned in front of the left front wheel 3a.
  • the sensor 40A may be installed so that the optical axis 49 and the left front wheel 3a intersect so that a predetermined area in front of the left front wheel 3a can be sensed.
  • the sensor 40A can measure the distance D between the dump truck to be loaded and the front wheel 3a.
  • the information obtained by the sensor 40A is sent to the controller 110 of the wheel loader 1A for data processing.
  • the same control as the wheel loader 1 is executed. Specifically, when the distance D measured by the sensor 40A is equal to or less than the threshold Th when the wheel loader 1A travels, the controller 110 stops the travel of the wheel loader 1A as a predetermined operation for avoiding a collision.
  • the wheel loader 1A stops traveling before the front wheel 3a collides with the dump truck 900 during the dump approach. Therefore, even when the operator fails to confirm the position of the front wheel 3a, it is possible to avoid the front wheel 3a from colliding with the dump truck 900. Therefore, according to the wheel loader 1A, it is possible to assist the operator operation during the dump approach.
  • the controller 110 causes the distance D measured by the sensors 40 and 40A to be less than or equal to the threshold Th when the wheel loader 1A travels. Then, traveling of the wheel loader 1 is stopped as a predetermined operation.
  • the predetermined operation is not limited to the operation of stopping the traveling of the wheel loader 1.
  • Controller 110 may output a predetermined notification sound (warning sound) from speaker 152 instead of stopping the traveling of wheel loader 1.
  • the controller 110 may cause the monitor 151 to perform a predetermined warning display. According to these, the operator can notice an abnormality. Specifically, the operator can notice that the wheel loaders 1 and 1A are likely to collide with the dump truck.
  • the volume of the notification sound is increased or the interval between the notification sounds is shortened as the distance D measured by the sensors 40, 40A is shortened. Is preferable from the viewpoint of alerting.
  • the controller 110 may transmit a command to start vibration to the vibrators 124 to 126.
  • the operation levers 121, 122, 123 vibrate due to the vibrations of the vibrators 124-126. This also makes it possible for the operator to notice an abnormality.
  • the wheel loader 1, the assembling operation of the boom 31, the output of a predetermined warning sound from the speaker 152, the predetermined warning display on the monitor 151, and the vibrators 124 to 126 are appropriately combined. 1A may be configured.
  • the controller 110 may be configured to cause the wheel loaders 1 and 1A to execute the predetermined operation on condition that the angle of the boom 31 is equal to or greater than a predetermined value.
  • the controller 110 causes the wheel loaders 1 and 1A to execute the predetermined operation on the condition that the position of the distal end portion of the boom 31 is higher than the position of the proximal end portion of the boom 31. According to this, the controller 110 causes the wheel loaders 1 and 1A to perform a predetermined operation when the distance D measured by the sensors 40 and 40A is equal to or less than the threshold Th and the boom 31 is in a substantially horizontal state. Can do.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the tilt angle ⁇ of the bucket 32.
  • the wheel loader 1 is illustrated.
  • the operator makes the tilt angle ⁇ larger than a predetermined angle (hereinafter also referred to as “angle ⁇ 1”).
  • angle ⁇ 1 a predetermined angle
  • the predetermined operation is not always started, but the predetermined operation is started on the condition that the tilt angle of the bucket 32 is equal to or larger than the predetermined angle ⁇ 1.
  • the wheel loaders 1 and 1A may be configured.
  • the predetermined operation is executed when the distance D becomes equal to or less than the threshold Th. Is done.
  • a predetermined operation is executed even if the distance D is equal to or less than the threshold Th. It will never be done.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state of unloading.
  • the wheel loader 1 is illustrated.
  • the operator loads the excavated material on the vessel 901 of the dump truck 900, the excavated item can be placed in the vessel 901 beyond the height of the vessel 901.
  • the operator operates the bucket 32 with the excavated material on the upper side of the vessel 901 by setting the tilt angle of the bucket 32 to a predetermined angle smaller than the angle ⁇ 1 (hereinafter referred to as “angle ⁇ 2”) or less. Drop it on the ground.
  • angle ⁇ 2 the angle smaller than the angle ⁇ 1
  • the tilt angle ⁇ of the bucket 32 is set to zero degrees (a state where the cutting edge 32a is horizontal to the main body 5), and the earth and sand overflowing from the vessel 901 is transferred to the wheel loader 1, 1A with respect to the dump truck 900. Drop it on the other side of the ground.
  • the controller 110 does not execute control for stopping the traveling of the wheel loader 1 when the tilt angle ⁇ is equal to or smaller than the angle ⁇ 2 smaller than the angle ⁇ 1. Thereby, the operator can carry out the unloading.
  • the controller 110 may be configured to stop the execution of the predetermined operation when the wheel loader 1, 1A transitions from the forward state to the reverse state. According to this, it can suppress that unnecessary control is performed.
  • the wheel loader for loading the excavated excavated material onto the loading object includes a driver's cab, a front wheel, a front frame that rotatably supports the front wheel, a bucket, a tip portion connected to the bucket, and a base end portion that is a front frame.
  • a boom rotatably supported by the vehicle, a sensor for measuring the distance between the loading object and the front wheel, and a controller for controlling the operation of the wheel loader.
  • the controller causes the wheel loader to perform a predetermined operation for avoiding a collision when the distance measured by the sensor becomes equal to or less than the threshold value as the wheel loader travels.
  • the senor is installed at the first position of the cab roof.
  • the first position is a front end portion of the roof.
  • the height of the sensor installation position can be reduced as compared with the case where the sensor is installed at the rear end of the roof.
  • the senor is installed at a second position on the front frame that is closer to the front end of the front frame than the support position of the boom. Also preferably, the second position is above the axle of the front wheel.
  • the distance between the front wheel and the dump truck can be measured by the sensor.
  • the predetermined operation is an operation of stopping traveling of the wheel loader.
  • working of a hole loader stops when the measured distance becomes below a threshold value, it becomes possible to avoid that a front wheel collides with the loading object.
  • the predetermined operation is an operation for outputting a predetermined notification sound.
  • the operator can perform an operation of avoiding the collision with the loading target when the operator hears the notification sound before the boom collides with the loading target.
  • the controller increases the volume of the notification sound or shortens the interval of the notification sound as the distance measured by the sensor becomes shorter.
  • the wheel loader further includes an operation lever for operating the wheel loader.
  • the predetermined operation is an operation of vibrating the operation lever.
  • the operator can perform an operation of avoiding the collision with the loading target by sensing the vibration of the operation lever before the boom collides with the loading target.
  • the controller causes the wheel loader to execute a predetermined operation on condition that the boom angle is equal to or greater than a predetermined value.
  • the controller causes the wheel loader to execute a predetermined operation on the condition that the position of the distal end portion of the boom is higher than the position of the proximal end portion.
  • the wheel loader when the distance measured by the sensor is equal to or less than the threshold value and the boom is in a substantially horizontal state, the wheel loader can execute a predetermined operation.
  • the controller causes the wheel loader to execute a predetermined operation on condition that the bucket tilt angle is equal to or greater than the first value.
  • the controller does not execute a predetermined operation when the tilt angle is equal to or smaller than a second value smaller than the first value.
  • the wheel loader stops automatic control of raising the boom, so that the operator can unload.
  • the controller when the controller receives a predetermined input based on an operator operation, the controller stops execution of the predetermined operation.
  • the wheel loader further includes a forward / reverse switching lever that switches between forward and reverse of the wheel loader.
  • the operator operation is an operation in which the forward / reverse switching lever switches from the forward position to the reverse position.
  • the controller stops execution of a predetermined operation when the wheel loader transitions from the forward movement state to the reverse movement state.
  • the control method is executed in the wheel loader that loads the excavated excavated material onto the loading object.
  • the control method includes a step of measuring a distance between an object to be loaded and a wheel of the wheel loader, a step of determining that the measured distance is equal to or less than a threshold value as the wheel loader travels, And a step of causing the wheel loader to execute a predetermined operation for avoiding a collision when the detected distance is equal to or less than a threshold value.
  • 1,1A wheel loader 3a front wheel, 3b rear wheel, 5 main body, 5a front frame, 5b rear frame, 6 cab, 7 boom pin, 30 working machine, 31 boom, 31a lower end, 32 bucket, 32a cutting edge, 33 lift Cylinder, 34 bell crank, 35 tilt cylinder, 36 tilt rod, 39 bucket pin, 40, 40A sensor, 48, 49 optical axis, 51 front end, 52 axle, 61 roof, 62 windshield, 81 center pin, 82 steering cylinder, 900 dump truck, 901 vessel, Q11, Q12, Q21, Q22 section.

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Abstract

ホイールローダ（１）は、運転室（６）と、前輪（３ａ）と、前輪（３ａ）を回転可能に支持するフロントフレーム（５ａ）と、バケット（３２）と、先端部がバケット（３２）に接続され、かつ基端部がフロントフレーム（５ａ）に回転可能に支持されたブーム（３１）と、積込対象と前輪（３ａ）との間の距離を測定するためのセンサ（４０）と、ホイールローダ（１）の動作を制御するコントローラとを備える。コントローラは、ホイールローダ（１）が走行することによってセンサ（４０）によって測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作をホイールローダ（１）に実行させる。

Description

ホイールローダおよびホイールローダの制御方法
　本発明は、ホイールローダおよびホイールローダの制御方法に関する。
　自走式作業車両であるホイールローダは、車両を走行させるための走行装置と、掘削などの各種の作業を行うための作業機とを備えている。走行装置と作業機とは、エンジンからの駆動力によって駆動される。
　特開２００８－３０３５７４号公報（特許文献１）には、前輪側の車軸ケース上にバケットの下方を通してバケットの配設位置よりも前方の路面状態を撮像するビデオカメラまたはレーザ距離センサが設けられたホイールローダが開示されている。また、このホイールローダは、運転席に着座したオペレータから見える位置に、ビデオカメラが撮像した映像またはレーザ距離センサが測定した距離を表示する表示装置を備えている。これにより、オペレータは、作業機の下方に位置する路面の状態を監視することができる。
　特開平１０－８８６２５号公報（特許文献２）には、２台のカメラで構成される視覚センサを備えた自動掘削機（たとえば、ホイールローダ）が開示されている。自動掘削機は、自動掘削のために、視覚センサを利用して、掘削対象またはダンプトラックまでの距離を測定する。
　また、ホイールローダのオペレータは、作業機のバケットによって掬い取られた土砂をダンプトラックの荷台に積込むとき、アクセルペダルとブームレバーとを同時に操作する。これにより、ホイールローダは、前進するとともに、ブーム上げを実行する。なお、このような積込み作業は、「ダンプアプローチ」とも呼ばれている。
特開２００８－３０３５７４号公報 特開平１０－８８６２５号公報
　ところで、積込み作業の際には、オペレータは、前輪の先端がダンプトラックの側面に衝突しないように、かつ、作業機（特に、ブームの下端部）がダンプトラックの側面（詳しくは、ベッセルの上部）に衝突しないように、ホイールローダを操作する必要がある。このように、オペレータは、上下の２箇所を同時に確認しながら、積込み作業を行う必要がある。
　本開示は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、掘削した土砂等の掘削物を積込対象（たとえば、ダンプトラック）に積み込む際におけるオペレータの操作を支援可能なホイールローダおよびホイールローダの制御方法を提供することにある。
　本開示のある局面に従うと、掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダは、運転室と、前輪と、前輪を回転可能に支持するフロントフレームと、バケットと、先端部がバケットに接続され、かつ基端部がフロントフレームに回転可能に支持されたブームと、積込対象と前輪との間の距離を測定するためのセンサと、ホイールローダの動作を制御するコントローラとを備える。コントローラは、ホイールローダが走行することによってセンサによって測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作をホイールローダに実行させる。
　本開示によれば、掘削物を積込対象に積み込む際におけるオペレータ操作を補助することができる。
ホイールローダの側面図である。 ホイールローダの上面図である。 ホイールローダの斜視図である。 センサのセンシング範囲を説明するための模式図である。 ダンプアプローチを説明するための図である。 ホイールローダのシステム構成を表したブロック図である。 ホイールローダの処理の流れを説明するためのフローチャートである。 ホイールローダの側面図である。 ホイールローダの上面図である。 ホイールローダの斜視図である。 センサのセンシング範囲を説明するための模式図である。 バケットのチルト角度θを説明するための図である。 荷切の状態を表した図である。
　以下、実施形態について図に基づいて説明する。実施形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
　以下、ホイールローダについて、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、「上」「下」「前」「後」「左」「右」とは、運転席に着座したオペレータを基準とする用語である。
　また、以下では、掘削した掘削物を積載するための積込対象として、ダンプトラックを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、たとえば、土砂用コンテナ等の自走することができない積載対象であってもよい。
　［実施の形態１］
　＜全体構成＞
　図１は、実施形態に基づくホイールローダ１の側面図である。図２は、ホイールローダ１の上面図である。
　図１および図２に示されるように、ホイールローダ１は、本体５、作業機３０、車輪３ａ，３ｂ、および運転室６を備えている。ホイールローダ１は、車輪３ａ，３ｂが回転駆動されることにより自走可能であると共に、作業機３０を用いて所望の作業を行うことができる。
　本体５は、フロントフレーム５ａとリアフレーム５ｂとを有している。フロントフレーム５ａとリアフレーム５ｂとは、センタピン８１により互いに左右方向に揺動可能に連結されている。
　フロントフレーム５ａとリアフレーム５ｂとに渡って、一対のステアリングシリンダ８２が設けられている。ステアリングシリンダ８２は、図示しないステアリングポンプからの作動油によって駆動される油圧シリンダである。ステアリングシリンダ８２が伸縮することによって、フロントフレーム５ａがリアフレーム５ｂに対して揺動する。これにより、ホイールローダ１の進行方向が変更される。
　フロントフレーム５ａには、作業機３０および一対の前輪３ａが取り付けられている。フロントフレーム５ａは、前輪３ａを回転可能に支持する。作業機３０は、本体５の前方に配設されている。作業機３０は、油圧ポンプ１１９（図３参照）からの作動油によって駆動される。作業機３０は、ブーム３１と、一対のリフトシリンダ３３と、バケット３２と、ベルクランク３４と、チルトシリンダ３５と、ベルクランク３４の先端部とバケット３２とを連結するチルトロッド３６とを有している。
　ブーム３１は、フロントフレーム５ａに回転可能に支持されている。ブーム３１の基端部（基端部）が、ブームピン７によって、フロントフレーム５ａに揺動可能に取り付けられている。リフトシリンダ３３の一端はフロントフレーム５ａに取り付けられている。リフトシリンダ３３の他端は、ブーム３１に取り付けられている。フロントフレーム５ａとブーム３１とは、リフトシリンダ３３により連結されている。リフトシリンダ３３が油圧ポンプ１１９からの作動油によって伸縮することによって、ブーム３１がブームピン７を中心として上下に揺動する。
　なお、図１では、リフトシリンダ３３のうちの一方のみを図示しており、他方を省略している。
　バケット３２は、ブーム３１の先端に回転可能に支持されている。バケット３２は、バケットピン３９によって、ブーム３１の先端部に揺動可能に指示されている。チルトシリンダ３５の一端はフロントフレーム５ａに取り付けられている。チルトシリンダ３５の他端はベルクランク３４に取り付けられている。ベルクランク３４とバケット３２とは、図示しないリンク装置によって連結されている。フロントフレーム５ａとバケット３２とは、チルトシリンダ３５、ベルクランク３４およびリンク装置により連結されている。チルトシリンダ３５が、油圧ポンプ１１９からの作動油によって伸縮することによって、バケット３２がバケットピン３９を中心として上下に揺動する。
　リアフレーム５ｂには、運転室６および一対の後輪３ｂが取り付けられている。運転室６は、本体５に搭載されている。運転室６には、オペレータが着座するシート、および後述する操作用の装置などが内装されている。
　ホイールローダ１は、積込対象としてのダンプトラックと前輪３ａとの間の距離（以下、「距離Ｄ」とも称する）を測定するためのセンサ４０をさらに備えている。センサ４０は、運転室６の屋根６１に設置されている。詳しくは、センサ４０は、屋根６１の上に設置されている。より詳しくは、センサ４０は、屋根６１の前端部に設置されている。
　後述するが、センサ４０は、ダンプトラックと前輪３ａの前端部との間の距離を測定する。センサ４０は、少なくとも、前輪３ａの前端部および前輪３ａの前方地形を含む領域をセンシングする。なお、センサ４０は、距離を測定するための装置であればよく、センサ４０としては、超音波センサ、レーザセンサ、赤外線センサ、カメラ等の各種のデバイスを利用できる。
　図３は、ホイールローダ１の斜視図である。図３に示すように、オペレータ操作に基づいてブーム３１を上昇させることにより、バケット３２を上昇させることができる。バケットに掘削した土砂等の掘削物が積載されている状態で、オペレータがバケット３２のチルト角度（図１２の角度θ）を小さくすることにより、掘削物をダンプトラック等の積込対象に積み込むことが可能となる。
　図４は、センサ４０のセンシング範囲を説明するための模式図である。図４に示されるように、センサ４０の光軸４８が水平面から角度δ＋φ／２だけ下向きとなるように、センサ４０が配置されている。角度δは、少なくとも、前輪３ａの前端部および前輪３ａの前方地形を含む領域をセンシングできる角度である。φは、センシング可能な範囲を表す角度（センサ４０がカメラの場合には画角）である。
　このような配置により、センサ４０は、積込対象としてのダンプトラックと前輪３ａとの間の距離を測定することができる。なお、センサ４０によって得た情報は、ホイールローダ１の後述するコントローラ１１０（図８）に送れて、データ処理がなされる。
　なお、上記においては、センサ４０が２つの前輪３ａをセンシング可能となる姿勢で屋根６１の上に設置されているが、これに限定されるものではない。２つの前輪３ａのうちいずれか一方をセンシング可能となるような姿勢で、センサ４０を屋根６１の上に設置してもよい。
　センサ４０を屋根６１の下側に設置してもよい。このような構成の場合には、センサ４０は、運転室６のフロントガラス６２を介して、センサ４０の前方をセンシングすることになる。
　＜ダンプアプローチ＞
　図５は、ダンプアプローチを説明するための図である。図５（Ａ）は、ダンプアプローチ時における一般的なオペレータ操作を説明するための図である。図５（Ｂ）は、ダンプアプローチ時において、オペレータが、図５（Ａ）の状態よりもブーム３１を上昇させた場合を表した図である。
　図５（Ａ）に示すように、オペレータは、区間Ｑ１１では、アクセル操作を行う。具体的には、オペレータは、図示しないアクセルペダルを踏む。さらに、オペレータは、区間Ｑ１１では、ブーム３１を上げるために、後述するブーム操作レバー１２２（図６）を操作する。これにより、区間Ｑ１１では、ホイールローダ１がダンプトラック９００に向かって走行するとともに、ブーム上げ操作が実行される。
　なお、オペレータが区間Ｑ１１でアクセル操作を行う理由は、ホイールローダ１を走行させるためというよりは、リフトシリンダ３３に対して油量を十分に供給するための意味合いが濃い。エンジン回転数を上げて、油圧ポンプからの作動油の出力を確保している。したがって、区間Ｑ１１で車速を落とすために、オペレータがブレーキペダルを踏み込んだとしても、オペレータはアクセルペダルを踏み続けている。
　区間Ｑ１１に続く区間Ｑ１２においては、オペレータは、アクセル操作をやめて、ブレーキ操作を行う。具体的には、オペレータは、アクセルペダルを踏むのを止めて、図示しないブレーキペダルを踏む。これにより、オペレータは、ホイールローダ１をダンプトラック９００の手前で停止させる。その後、オペレータは、後述するバケット操作レバー１２３（図６）を操作して、バケット３２によって掬い取られた土砂をダンプトラック９００の荷台に積み込む。
　このような一連の操作を行った場合、バケット３２の通過軌跡は、典型的には、破線Ｌａとして表される。
　図５（Ｂ）に示すように、オペレータは、区間Ｑ２１では、区間Ｑ１１と同様に、アクセル操作を行う。これにより、区間Ｑ２１では、区間Ｑ１１と同様に、ホイールローダ１がダンプトラック９００に向かって走行するとともに、ブーム上げ操作が実行される。区間Ｑ２１に続く区間Ｑ２２においては、区間Ｑ１２と同様に、オペレータは、アクセル操作をやめて、ブレーキ操作を行う。
　ところで、区間Ｑ２１の最終位置では、区間Ｑ１１の最終位置のときよりも、ブーム３１のブーム角が大きくなっている。このため、区間Ｑ２１の最終位置では、区間Ｑ１１の最終位置のときよりも、バケット３２の高さが高くなっている。
　図５（Ｂ）に示すように、区間Ｑ２１において、ブーム３１を図５（Ａ）に示した以上の高さまで上昇させた場合、区間Ｑ２２において、以下の事象が起こり得る。ブーム３１の下端部３１ａがダンプトラック９００のベッセル９０１に衝突することを避けるために、オペレータがブーム３１に視線を向けたままホイールローダ１を前進させていると、オペレータが目標としている位置にバケット３２が到達する前に、前輪３ａの前端部がダンプトラック９００の側面に衝突してしまう。そこで、本実施の形態では、このような事象をセンサ４０を用いて回避する。なお、図５（Ｂ）においては、バケット３２の通過軌跡を、破線Ｌｂとして表している。
　ホイールローダ１は、センサ４０を用いて、ダンプトラック９００と前輪３ａとの間の距離Ｄを測定する。ホイールローダ１のコントローラ１１０は、ホイールローダ１が走行することによってセンサ４０によって測定された距離Ｄが閾値以下になると、ホイールローダ１の走行を停止させる。
　したがって、オペレータがブーム３１の位置に注目しすぎるあまり、前輪３ａの位置の確認が疎かになってしまった場合であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突してしまうことを回避可能となる。よって、ホイールローダ１によれば、ダンプアプローチ時におけるオペレータ操作を補助することができる。
　＜機能的構成＞
　図６は、ホイールローダ１のシステム構成を表したブロック図である。図６に示すように、ホイールローダ１は、ブーム３１と、バケット３２と、リフトシリンダ３３と、チルトシリンダ３５と、センサ４０と、コントローラ１１０と、ブーム角度センサ１１２と、バケット角度センサ１１３と、エンジン１１８と、油圧ポンプ１１９と、操作レバー１２０と、操作弁１３１，１４１，１５３と、モニタ１５１と、スピーカ１５２と、ブレーキシリンダ１５４と、ブレーキ１５５とを備える。
　操作レバー１２０は、前後進切替操作レバー１２１と、ブーム操作レバー１２２と、バケット操作レバー１２３と、バイブレータ１２４，１２５，１２６とを含んでいる。コントローラ１１０は、判定部１１０１を含んでいる。
　コントローラ１１０は、ホイールローダ１の全体的な動作を制御する。コントローラ１１０は、図示しないアクセルペダルの操作に基づき、エンジン１１８の回転数等を制御する。また、コントローラは、操作レバー１２０によるオペレータ操作に基づく信号を受信し、当該操作に応じた動作をホイールローダ１に実行させる。
　油圧ポンプ１１９は、エンジン１１８の出力によって駆動する。油圧ポンプ１１９は、操作弁１３１を介して、ブーム３１を駆動するリフトシリンダ３３に作動油を供給する。ブーム３１の上下動作は、運転室６に備えられたブーム操作レバー１２２の操作によって制御可能である。また、油圧ポンプ１１９は、操作弁１４１を介して、バケット３２を駆動するチルトシリンダ３５に作動油を供給する。バケット３２の動作は、運転室６に備えられたバケット操作レバー１２３の操作によって制御可能である。
　コントローラ１１０は、図示しないブレーキペダルの操作に基づいた指令信号を操作弁１５３に送る。操作弁１５３は、当該指令信号に基づいた油圧の作動油を、油圧ポンプ１１９からブレーキシリンダ１５４に供給する。これにより、ブレーキペダルの操作に応じた力がブレーキ１５５に作用する。
　コントローラ１１０は、センサ４０からセンシング結果を逐次受信する。コントローラ１１０の判定部１１０１は、ダンプアプローチの際に、センサ４０によって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下となったかないかを判定する。コントローラ１１０は、判定部１１０１によって距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になったと判定されると、ホイールローダ１の走行を停止させる制御を行う。
　コントローラ１１０は、ブーム角度センサ１１２からブーム角度に応じた信号を受信する。コントローラ１１０は、バケット角度センサ１１３からチルト角度に応じた信号を受信する。ブーム角度センサ１１２およびバケット角度センサ１１３から出力される信号（センシング結果）の利用方法については後述する。
　コントローラ１１０は、モニタ１５１に各種の画像を表示させる。コントローラ１１０は、スピーカ１５２に所定の音を出力させる。モニタ１５１およびスピーカ１５２の利用方法については後述する。
　バイブレータ１２４は、前後進切替操作レバー１２１を振動させるための装置である。バイブレータ１２５は、ブーム操作レバー１２２を振動させるための装置である。バイブレータ１２６は、バケット操作レバー１２３を振動させるための装置である。バイブレータ１２４～１２６の利用方法については後述する。
　＜制御構造＞
　図７は、ホイールローダ１の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ２において、コントローラ１１０は、前進中か否かを判断する。コントローラ１１０は、前進中であると判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ４において、センサ４０によって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であるか否かを判断する。コントローラ１１０は、前進中でないと判断した場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理をステップＳ２に戻す。
　コントローラ１１０は、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であると判断した場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ステップＳ６において、ホイールローダ１の走行を停止させる。典型的には、コントローラ１１０は、オペレータがブレーキ操作を行わなくても、ブレーキをかける。コントローラ１１０は、距離Ｄが閾値Ｔｈよりも長いと判断した場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理をステップＳ２に戻す。
　上記においては、コントローラ１１０は、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になった場合、ホイールローダ１の走行を停止させる制御を行う。このような制御を、オペレータ操作によって、強制的に停止させてもよい。このようなオペレータ操作としては、たとえば、図示しない所定のボタンの押下操作、ブーム操作レバー１２２を用いてブーム３１を下げる操作、前後進切替操作レバー１２１を前進位置から後進位置に切り替える操作が挙げられる。なお、ホイールローダ１においては、前後進切替操作レバー１２１を前進位置から後進位置に切り替える操作は、ホイールローダ１の前進時（停止していないとき）においても行われる。
　＜利点＞
　（１）以上のように、センサ４０は、運転室６の屋根６１の所定位置に設置されている。コントローラ１１０は、ホイールローダ１が走行することによってセンサ４０によって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、衝突回避のための所定の動作としてホイールローダ１の走行を停止させる。
　これによれば、ホイールローダ１は、ダンプアプローチ時において、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突する前に、走行を停止する。それゆえ、オペレータが前輪３ａの位置の確認を怠った場合であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突してしまうことを回避可能となる。したがって、ホイールローダ１によれば、ダンプアプローチ時におけるオペレータ操作を補助することができる。
　（２）詳しくは、上記所定位置は、屋根６１の前端部である。これによれば、センサ４０が屋根６１の後端部に設置される場合に比べて、センサ４０の設置位置の高さを低くすることができる。
　［実施の形態２］
　本実施の形態に係るホイールローダについて、図面を参照して説明する。なお、実施の形態１のホイールローダ１と異なる構成について説明し、ホイールローダ１と同様な構成については、その説明を繰り返さない。
　図８は、実施形態に基づくホイールローダ１Ａの側面図である。図９は、ホイールローダ１Ａの上面図である。図１０は、ホイールローダ１Ａの斜視図である。
　図８，９，１０に示されるように、ホイールローダ１Ａは、センサ４０の代わりにセンサ４０Ａを備える点以外は、ホイールローダ１Ａと同様のハードウェア構成を備える。
　センサ４０Ａは、フロントフレーム５ａの上面に設置されている。センサ４０Ａは、ブーム３１の支持位置よりもフロントフレーム５ａの前端部５１（図１０参照）に近い所定位置に設置されている。詳しくは、ブームピン７の位置に寄りもフロントフレーム５ａの前端部に近い位置に設置されている。典型的には、センサ４０Ａは、前輪３ａの車軸５２の上方に配置されている。
　センサ４０Ａは、図９のＹ方向において、上面視で、左のブーム３１と、チルトシリンダ３５との間に設置されている。センサ４０Ａは、図９の上面視において、光軸が左斜め前方を向くように配置されている。
　センサ４０Ａは、センサ４０と同様に、ダンプアプローチ時においては、ダンプトラック９００と左側の前輪３ａとの間の距離Ｄを測定する。なお、センサ４０Ａは、距離Ｄを測定するための装置であればよく、センサ４０Ａとしては、超音波センサ、レーザセンサ、赤外線センサ、カメラ等の各種のデバイスを利用できる。
　なお、図９のＹ方向において、上面視で、右のブーム３１とチルトシリンダ３５との間にセンサ４０Ａを設置してもよい。あるいは、図９の上面視において、チルトシリンダ３５の真下にセンサ４０Ａを設置してもよい。また、センサ４０Ａは、左側の前輪３ａとダンプトラック９００との間の距離Ｄを測定する構成である必要は必ずしもない。右側の前輪３ａおよび左側の前輪３ａの少なくとも一方と、ダンプトラック９００との間の距離を測るように、センサ４０を設置してもよい。
　図１１は、センサ４０Ａのセンシング範囲を説明するための模式図である。図１１に示されるように、センサ４０Ａの光軸４９が左側の前輪３ａの前方に位置するように、センサ４０Ａが配置されている。なお、左側の前輪３ａの前方の所定領域をセンシング可能な程度に、光軸４９と左側の前輪３ａとが交差するように、センサ４０Ａを設置してもよい。
　このような配置により、センサ４０Ａは、積込対象としてのダンプトラックと前輪３ａとの間の距離Ｄを測定することができる。なお、センサ４０Ａによって得た情報は、ホイールローダ１Ａのコントローラ１１０に送れて、データ処理がなされる。
　ホイールローダ１Ａにおいても、ホイールローダ１と同様の制御が実行される。具体的には、コントローラ１１０は、ホイールローダ１Ａが走行することによってセンサ４０Ａによって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、衝突回避のための所定の動作としてホイールローダ１Ａの走行を停止させる。
　これによれば、ホイールローダ１Ａは、ダンプアプローチ時において、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突する前に、走行を停止する。それゆえ、オペレータが前輪３ａの位置の確認を怠った場合であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突してしまうことを回避可能となる。したがって、ホイールローダ１Ａによれば、ダンプアプローチ時におけるオペレータ操作を補助することができる。
　＜＜変形例＞＞
　実施の形態１に係るホイールローダ１および実施の形態２に係るホイールローダ１Ａとの変形例については、図面を参照して説明する。
　（１）衝突回避のための所定の動作について
　上記の実施の形態１，２においては、コントローラ１１０は、ホイールローダ１Ａが走行することによってセンサ４０，４０Ａによって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、所定の動作としてホイールローダ１の走行を停止させる。しかしながら、所定の動作は、ホイールローダ１の走行を停止させる動作に限定されるものではない。
　コントローラ１１０は、ホイールローダ１の走行を停止させる代わりに、スピーカ１５２から所定の報知音（警告音）を出力させてもよい。あるいは、コントローラ１１０は、モニタ１５１に所定の警告表示を行わせてもよい。これらによれば、オペレータは、異常に気付くことが可能となる。具体的には、オペレータは、ホイールローダ１，１Ａがダンプトラックに衝突しそうな状態となっていることに気付くことが可能となる。
　スピーカ１５２から所定の報知音（警告音）を出力させる場合には、センサ４０，４０Ａによって測定された距離Ｄが短くなるにつれて報知音の音量を大きくするか、あるいは報知音の間隔を短くすることが、注意喚起の観点から好ましい。
　コントローラ１１０は、バイブレータ１２４～１２６に対して振動を開始する指令を送信してもよい。なお、バイブレータ１２４～１２６の振動により、各操作レバー１２１，１２２，１２３は振動する。これによっても、オペレータは、異常に気付くことが可能となる。
　なお、ブーム３１の上昇の動作と、スピーカ１５２からの所定の警告音の出力と、モニタ１５１における所定の警告表示と、バイブレータ１２４～１２６とを、適宜組み合わせて実行するように、ホイールローダ１，１Ａを構成してもよい。
　（２）ブーム角度を考慮した制御
　ブーム３１の角度が所定の値未満である場合には、ブーム３１の角度が所定の値以上である場合よりも、ブーム３１と前輪３ａとの位置が近い。また、ブーム３１が上昇するにつれて、オペレータの注意が前輪３ａの位置よりもブーム３１およびバケット３２の位置に対して払わることになる。それゆえ、ブーム３１の角度が所定の値以上であることを条件に、上記所定の動作をホイールローダ１，１Ａに実行させるように、コントローラ１１０を構成してもよい。
　たとえば、コントローラ１１０は、ブーム３１の先端部の位置がブーム３１の基端部の位置よりも高くなったことを条件に、上記所定の動作をホイールローダ１，１Ａに実行させる。これによれば、コントローラ１１０は、センサ４０，４０Ａによって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であって、かつブーム３１が略水平状態になると、所定の動作をホイールローダ１，１Ａに実行させることができる。
　（３）チルト角度を考慮した制御
　図１２は、バケット３２のチルト角度θを説明するための図である。なお、図１２では、ホイールローダ１を例示している。図１２に示すように、ダンプアプローチ時には、土砂等の掘削物がバケット３２に積載されているため、オペレータは、チルト角度θを所定の角度（以下、「角度θ１」とも称する）よりも大きくする必要がある。
　そこで、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になった場合に、所定の動作を常に開始するのではなく、バケット３２のチルト角度が所定の角度θ１以上となったことを条件に、所定の動作を開始するように、ホイールローダ１，１Ａを構成してもよい。
　これによれば、バケット３２に掘削物を積載している状態でホイールローダ１，１Ａがダンプトラック９００に近づいている状況の場合には、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、所定の動作が実行される。その一方で、バケット３２に掘削物を積載していない状態でホイールローダ１，１Ａがダンプトラック９００に近づいている状況の場合には、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になっても所定の動作が実行されることはない。
　このように、ホイールローダ１、１Ａがダンプトラック９００に近づいている場合であっても、バケット３２に掘削物が積載されていないときには、所定の動作が実行されることを抑止することができる。
　図１３は、荷切の状態を表した図である。なお、図１３では、ホイールローダ１を例示している。図１３に示すように、オペレータは、ダンプトラック９００のベッセル９０１に掘削物を積載していった場合、ベッセル９０１の高さを超えて掘削物がベッセル９０１に盛られた状態になり得る。このような場合、オペレータは、バケット３２のチルト角度を上記の角度θ１よりも小さい所定の角度（以下、「角度θ２」）以下にして、ベッセル９０１の上側の掘削物をバケット３２を操作して地面に落とす。典型的には、バケット３２のチルト角度θをゼロ度（刃先３２ａが本体５に対して水平となる状態）にして、ベッセル９０１から溢れた土砂を、ダンプトラック９００に対してホイールローダ１、１Ａとは反対側の地面に落とす。
　オペレータがこのような荷切の処理を行なおうとしているときに、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になったからといってホイールローダ１の走行が停止してしまうと、荷切が行えない。そこで、コントローラ１１０は、チルト角度θが角度θ１よりも小さい角度θ２以下である場合、ホイールローダ１の走行を停止させる制御を実行しない。これにより、オペレータは、荷切をすることができる。
　（４）後進状態における制御停止
　ホイールローダ１、１Ａの後進時には、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突することはないため、所定の動作を実行させる必要はない。そこで、ホイールローダ１，１Ａが前進状態から後進状態に遷移すると、上記所定の動作の実行を停止させるように、コントローラ１１０を構成してもよい。これによれば、不要な制御が実行されることを抑制できる。
　＜＜付記＞＞
　掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダは、運転室と、前輪と、前輪を回転可能に支持するフロントフレームと、バケットと、先端部がバケットに接続され、かつ基端部がフロントフレームに回転可能に支持されたブームと、積込対象と前輪との間の距離を測定するためのセンサと、ホイールローダの動作を制御するコントローラとを備える。コントローラは、ホイールローダが走行することによってセンサによって測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作をホイールローダに実行させる。
　したがって、オペレータがブームの位置に注目しすぎるあまり、前輪の位置の確認が疎かになってしまった場合であっても、前輪が積込対象に衝突してしまうことを回避可能となる。よって、ホイールローダによれば、掘削した土砂等の掘削物を積込対象に積み込む際におけるオペレータ操作を補助することができる。
　好ましくは、センサは、運転室の屋根の第１の位置に設置されている。また好ましくは、第１の位置は、屋根の前端部である。
　上記の構成によれば、センサが屋根の後端部に設置される場合に比べて、センサの設置位置の高さを低くすることができる。
　好ましくは、センサは、ブームの支持位置よりもフロントフレームの前端部に近い、フロントフレームにおける第２の位置に設置されている。また好ましくは、第２の位置は、前輪の車軸の上方である。
　上記の構成によれば、センサより前方に前輪が位置することになるため、センサによって前輪とダンプトラックとの間の距離を測定することができる。
　好ましくは、所定の動作は、ホイールローダの走行を停止させる動作である。
　上記の構成によれば、測定された距離が閾値以下になるとホールローダの走行が停止するため、前輪が積込対象に衝突してしまうことを回避可能となる。
　好ましくは、所定の動作は、所定の報知音を出力する動作である。
　上記の構成によれば、ブームが積込対象に衝突する前にオペレータが報知音を聞くことにより、オペレータは、積込対象との衝突を回避する操作を行うことが可能となる。
　好ましくは、コントローラは、センサによって測定された距離が短くなるにつれて、報知音の音量を大きくするか、あるいは報知音の間隔を短くする。
　上記の構成によれば、距離に関わらず一定の音量の報知音を連続的にまたは一定間隔で出力する構成に比べ、オペレータに対して、強い注意喚起を促すことができる。
　好ましくは、ホイールローダは、ホイールローダを操作するための操作レバーをさらに備える。所定の動作は、操作レバーを振動させる動作である。
　上記の構成によれば、ブームが積込対象に衝突する前にオペレータが操作レバーの振動を感知することにより、オペレータは、積込対象との衝突を回避する操作を行うことが可能となる。
　好ましくは、コントローラは、ブームの角度が所定の値以上であることを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させる。
　オペレータの注意が前輪の位置よりもブームの位置に対して払わるような状態にホイールローダがなったことを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させることができる。
　好ましくは、コントローラは、ブームの先端部の位置が基端部の位置よりも高くなったことを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させる。
　上記の構成によれば、センサによって測定された距離が閾値以下であって、かつブームが略水平状態になると、所定の動作をホイールローダに実行させることができる。
　好ましくは、コントローラは、バケットのチルト角度が第１の値以上であることを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させる。
　上記の構成によれば、ホイールローダが積載対象に近づいている場合であっても、バケットに掘削物が積載されていないときには、衝突を回避するための所定の動作が実行されることを抑止することができる。
　好ましくは、コントローラは、チルト角度が第１の値よりも小さい第２の値以下である場合、所定の動作を実行しない。
　上記の構成によれば、ホイールローダは、ブーム上げの自動制御を停止するため、オペレータは、荷切をすることができる。
　好ましくは、コントローラは、オペレータ操作に基づく所定の入力を受け付けた場合には、所定の動作の実行を停止させる。
　上記の構成によれば、積載対象との距離が閾値以下になった場合に所定の動作を実行させるといった制御を、オペレータ操作によって強制的に停止させることが可能となる。
　好ましくは、ホイールローダは、ホイールローダの前進と後進とを切り替える前後進切替レバーをさらに備える。オペレータ操作は、前後進切替レバーが前進位置から後進位置に切り替える操作である。
　上記の構成によれば、積載対象との距離が閾値以下になった場合に所定の動作を実行させるといった制御を、前後進切替レバーの切替操作によって強制的に停止させることが可能となる。
　好ましくは、コントローラは、ホイールローダが前進状態から後進状態に遷移すると、所定の動作の実行を停止させる。
　上記の構成によれば、積載対象との距離が閾値以下になった場合に所定の動作を実行させるといった制御を、後進状態のときには停止させることが可能となる。
　制御方法は、掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダにおいて実行される。この制御方法は、積込対象とホイールローダの車輪との間の距離を測定するステップと、ホイールローダが走行することによって、測定された距離が閾値以下になることを判断するステップと、測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作をホイールローダに実行させるステップとを備える。
　したがって、オペレータがブームの位置に注目しすぎるあまり、前輪の位置の確認が疎かになってしまった場合であっても、前輪が積込対象に衝突してしまうことを回避可能となる。よって、ホイールローダによれば、掘削した土砂等の掘削物を積込対象に積み込む際におけるオペレータ操作を補助することができる。
　今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１，１Ａ　ホイールローダ、３ａ　前輪、３ｂ　後輪、５　本体、５ａ　フロントフレーム、５ｂ　リアフレーム、６　運転室、７　ブームピン、３０　作業機、３１　ブーム、３１ａ　下端部、３２　バケット、３２ａ　刃先、３３　リフトシリンダ、３４　ベルクランク、３５　チルトシリンダ、３６　チルトロッド、３９　バケットピン、４０，４０Ａ　センサ、４８，４９　光軸、５１　前端部、５２　車軸、６１　屋根、６２　フロントガラス、８１　センタピン、８２　ステアリングシリンダ、９００　ダンプトラック、９０１　ベッセル、Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２　区間。

Claims (17)

  1. 　掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダであって、
    　運転室と、
    　前輪と、
    　前記前輪を回転可能に支持するフロントフレームと、
    　バケットと、
    　先端部が前記バケットに接続され、かつ基端部が前記フロントフレームに回転可能に支持されたブームと、
    　前記積込対象と前記前輪との間の距離を測定するためのセンサと、
    　前記ホイールローダの動作を制御するコントローラとを備え、
    　前記コントローラは、前記ホイールローダが走行することによって前記センサによって測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、ホイールローダ。
  2. 　前記センサは、前記運転室の屋根の第１の位置に設置されている、請求項１に記載のホイールローダ。
  3. 　前記第１の位置は、前記屋根の前端部である、請求項２に記載のホイールローダ。
  4. 　前記センサは、前記ブームの支持位置よりも前記フロントフレームの前端部に近い、前記フロントフレームにおける第２の位置に設置されている、請求項１に記載のホイールローダ。
  5. 　前記第２の位置は、前記前輪の車軸の上方である、請求項４に記載のホイールローダ。
  6. 　前記所定の動作は、前記ホイールローダの走行を停止させる動作である、請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  7. 　前記所定の動作は、所定の報知音を出力する動作である、請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  8. 　前記コントローラは、前記センサによって測定された距離が短くなるにつれて、前記報知音の音量を大きくするか、あるいは報知音の間隔を短くする、請求項７に記載のホイールローダ。
  9. 　前記ホイールローダを操作するための操作レバーをさらに備え、
    　前記所定の動作は、前記操作レバーを振動させる動作である、請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  10. 　前記コントローラは、前記ブームの角度が所定の値以上であることを条件に、前記所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、請求項１から９のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  11. 　前記コントローラは、前記ブームの前記先端部の位置が前記基端部の位置よりも高くなったことを条件に、前記所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、請求項１０に記載のホイールローダ。
  12. 　前記コントローラは、前記バケットのチルト角度が第１の値以上であることを条件に、前記所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、請求項１から９のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  13. 　前記コントローラは、前記チルト角度が前記第１の値よりも小さい第２の値以下である場合、前記所定の動作を実行しない、請求項１２に記載のホイールローダ。
  14. 　前記コントローラは、オペレータ操作に基づく所定の入力を受け付けた場合には、前記所定の動作の実行を停止させる、請求項１から１３のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  15. 　前記ホイールローダの前進と後進とを切り替える前後進切替レバーをさらに備え、
    　前記オペレータ操作は、前記前後進切替レバーが前進位置から後進位置に切り替える操作である、請求項１４に記載のホイールローダ。
  16. 　前記コントローラは、前記ホイールローダが前進状態から後進状態に遷移すると、前記所定の動作の実行を停止させる、請求項１から１５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  17. 　掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダの制御方法であって、
    　前記積込対象と前記ホイールローダの車輪との間の距離を測定するステップと、
    　前記ホイールローダが走行することによって、測定された前記距離が閾値以下になることを判断するステップと、
    　測定された前記距離が前記閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作を前記ホイールローダに実行させるステップとを備える、ホイールローダの制御方法。
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