WO2020175198A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2020175198A1
WO2020175198A1 PCT/JP2020/005894 JP2020005894W WO2020175198A1 WO 2020175198 A1 WO2020175198 A1 WO 2020175198A1 JP 2020005894 W JP2020005894 W JP 2020005894W WO 2020175198 A1 WO2020175198 A1 WO 2020175198A1
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WO
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loading
work
machine
load
cycle
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PCT/JP2020/005894
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English (en)
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Inventor
哲司 中村
陽平 鳥山
坂本　博史
Original Assignee
日立建機株式会社
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Publication date
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Priority to KR1020217024166A priority patent/KR102562017B1/ko
Priority to CN202080011401.0A priority patent/CN113474517B/zh
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
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    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205—Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a work machine capable of measuring a load of a work target during a carrying process in a loading work for the carrying machine.
  • a work machine typified by a hydraulic excavator is a loading work in which a work object is repeatedly loaded on a carrier of a certain transport machine (for example, a dump truck) and the carrier of the carrier machine is filled with the work object. May occur.
  • a hydraulic excavator that has a working arm (working device) with a bucket attached to the tip
  • the loading work consists of multiple loading cycles, and each loading cycle consists of the following three processes.
  • the loading process is to move the bucket to the position where the excavation process is started after it is discharged to the cargo bed. It should be noted that loading work can be distinguished for each transport machine on which the work target is loaded.
  • the work machine measures a load (also referred to as a carrying load) of a work object during a carrying process in each loading cycle, and a loading work for a certain carrying machine is performed.
  • a load also referred to as a carrying load
  • the manager of the work site can grasp the amount of the work target that the hauling machine carried out from the work site, and monitor the production volume of the work site. Is possible.
  • Patent Document 1 discloses a work machine work volume monitoring system. ⁇ 02020/175198 ⁇ (: 17 2020/005894
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 1 0 _ 8 9 6 3 3
  • the payload is transmitted from the work machine to the transport machine or the system terminal equipment at the work site, and the payload is transferred to the loading operation for the next transport machine.
  • Resetting is done manually by the operator of the work machine. Therefore, at a work site where loading operations are carried out continuously on multiple transport machines, the transport machines may be frequently replaced, and it is easy for the operator to forget or make mistakes in manual operations. There is a problem that it is difficult to calculate correctly.
  • An object of the present invention is to provide a working machine capable of accurately calculating a load amount on a carrying machine.
  • a working machine of the present invention has a vehicle body and a work tool for loading a work object on a transport machine at one end side, and the other end side is attached to the vehicle body.
  • Work arm a posture detection device that detects the posture of the work arm including the work tool, a load detection device that detects a load acting on the work arm, and notifies a work instruction to the transport machine.
  • a notification device for determining, and based on the posture and the load, it is determined that the work arm carries out a carrying step for carrying the work target object to the carrying machine, and the work is carried out during the carrying step.
  • the load of the target object is measured, and it is determined based on the posture or the load that the loading step of loading the work target object onto the transport machine is performed by the work arm.
  • the control device detects the work instruction via the notification device, and based on an operating state of the work machine at the time of detecting the work instruction, the transport machine
  • the start of the loading work and the end of the loading work are determined, and the load of the work target measured from the start of the loading work to the end of the loading work is integrated to carry the carrying machine.
  • the load amount is calculated and the load amount is output to the external terminal at the end of the loading operation.
  • Fig. 1 is an external view showing a configuration example of a work machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a system configuration of a work machine control device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a schematic view showing an example of loading work performed by the work machine.
  • FIG. 48 Calculation of the load amount on the transport machine 2 in the control device (controller) according to the embodiment of the present invention, and determination of the start and end of the loading work based on the work instruction signal and the posture of the work machine It is a flow chart showing a method.
  • FIG. 48 A method for determining the start and end of loading work based on the calculation of the load amount on the transport machine 2 and the work instruction signal and the posture of the work machine in the control device (controller) according to the embodiment of the present invention Is a flow chart.
  • FIG. 5 A graph showing the posture and load of the work machine used for the judgment of the excavation process, the excavation process, and the loading process in the control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of the work machine showing the calculation model of the transportation load in the control device according to the embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 is a side view of the work machine and the transport machine showing a model used for determining the start and end of the loading work in the work machine control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an external view showing an example of an output screen of the work machine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 98 is a flow chart showing a method in which the work machine according to the embodiment of the present invention determines the start and end of the loading work by using the stop time of the work machine in the excavation process.
  • FIG. 10 A flow chart showing a method in which the working machine according to the embodiment of the present invention determines the start and end of the loading operation by using the height of the work implement in the loading step.
  • Fig. 11 is a side view of the work machine and the transport machine showing a model used by the work machine according to the embodiment of the present invention to determine the start and end of the loading work.
  • FIG. 12 is a flow chart showing a method for the work machine according to the embodiment of the present invention to judge the start and end of the loading work by using the execution time and the loading amount of each work in the loading cycle.
  • FIG. 13 is a graph showing a calculation result of a carrying load, a load amount, and a carrying flag calculated during a loading operation by a control device for a working machine according to an embodiment of the present invention. ..
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a system configuration of a work machine according to an embodiment of the present invention.
  • a control device for a work machine determines the start and end determination results of the loading work by the loading period determination unit, and the start of the loading work by the transportation machine loading period estimation unit. It is a flow chart which shows the method of identifying a transportation machine using the estimation result of completion.
  • FIG. 16 A top view showing the positional relationship between the working machine and the transporting machine during the loading operation, showing the model used for estimating the loading period of the plurality of transporting machines in the work machine controller according to the embodiment of the present invention. Is.
  • FIG. 17 Judgment result of start and end of loading work by loading period determination unit of control device for working machine according to embodiment of the present invention, and estimation of start and end of loading work by transportation machine loading period estimation unit It is a graph which shows a result. ⁇ 02020/175198 5 ⁇ (: 171?2020/005894
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing the system configuration of the work machine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 A flow chart showing a method in which a control device for a working machine according to an embodiment of the present invention determines a time required for loading work or replacement of a carrying machine and outputs a warning when the working time is long. Is.
  • FIG. 20 is an external view showing an example of the output screen of the work machine according to the embodiment of the present invention and the output screen for the manager installed in the management building.
  • the work machine (loading machine) targeted by the present invention is not limited to a hydraulic excavator having a bucket as an attachment (work implement), and can hold and release work objects such as grapples and lift magnets. Also included are hydraulic shovels that have Further, the present invention can be applied to a wheel loader or the like having a working arm without a turning function such as a hydraulic excavator.
  • FIG. 1 is a side view of the hydraulic excavator according to the present embodiment.
  • the hydraulic shovel 1 shown in Fig. 1 includes a lower traveling body 10, an upper revolving body 11 which is rotatably provided above the lower traveling body 10, and a multi-body mounted in front of the upper revolving body 11.
  • the front working device 12 which is an articulated work arm
  • the swing motor 19 which is a hydraulic motor for rotating the upper revolving structure 11 and the operator mounted on the upper revolving structure 11 to operate the shovel 1
  • Control room driver's cab
  • an operating lever (operating device) 22 for controlling the operation of the actuator mounted in the hydraulic excavator 1 provided inside the control room 20
  • a storage device for example, [3 ⁇ 4! ⁇ /1
  • a processor eg, ⁇ 11
  • controller (control device) 2 1 that has an input/output device and controls the operation of the hydraulic excavator 1.
  • the front working device 12 is a boom that is rotatably provided on the upper swing body 11. ⁇ 02020/175198 6 ⁇ (: 171?2020/005894
  • a boom 13 is provided with an arm 14 rotatably provided at the tip of the boom 13 and a bucket (attachment) 15 provided rotatably at the tip of the arm 14.
  • the front working device 12 is an actuator that drives the front working device 12, and as a actuator, a boom cylinder 16 that is a hydraulic cylinder that drives the boom 13 and an arm cylinder 1 7 that is a hydraulic cylinder that drives the arm 14 are used.
  • a bucket cylinder 18 that is a hydraulic cylinder that drives the bucket 15.
  • a boom angle sensor 24, an arm angle sensor 25, and a bucket angle sensor 26, which are posture detection devices, are attached to the rotating shafts of the boom 13 and the arm 14 and the bucket 15 respectively. .. From these angle sensors 2 4, 2 5, and 26, the rotation angles of the boom 13, arm 14 and bucket 15 can be obtained.
  • a swivel angular velocity sensor (for example, gyroscope) 27 and a tilt angle sensor 28 are attached to the upper swivel body 11, and the swivel angular velocity of the upper swivel body 11 and that of the upper swivel body 11 are respectively attached. It is configured so that the tilt angle in the front-back direction can be acquired. Attitude information that specifies the attitude of the front working device 12 can be acquired from the detection values of the angle sensors 24, 25, 26, 27, 28.
  • the boom cylinder 16 and the arm cylinder 17 are load detecting devices such as a boom bottom pressure sensor 29, a boom rod pressure sensor 30, an armbot pressure sensor 31 and an arm rod pressure sensor 3, respectively. 2 is installed and configured so that the pressure inside each hydraulic cylinder can be acquired. Based on the detected values of the pressure sensors 29, 30 0, 31 and 32, the thrust of each cylinder 16 and 18 or the driving force information that specifies the driving force applied to the front working device 12 and each cylinder. It is possible to obtain load information that identifies the loads of the das 16 and 18. Note that similar pressure sensors may be provided on the bottom side and the rod side of the bucket cylinder 18 to obtain driving force information and load information of the bucket cylinder 18 for use in various controls.
  • the boom angle sensor 24, the arm angle sensor 25, the bucket angle sensor 26, the tilt angle sensor 28, and the turning angular velocity sensor 27 are the front working equipment. ⁇ 02020/175198 7 ⁇ (: 171?2020/005894
  • boom angle sensor 24, arm angle sensor 25, and bucket angle sensor can be used as long as they can detect the physical quantity that can calculate the posture information of 12 above.
  • boom angle sensor 24, arm angle sensor 25, and bucket angle sensor can be used as long as they can detect the physical quantity that can calculate the posture information of 12 above.
  • boom angle sensor 24, arm angle sensor 25, and bucket angle sensor can be used as long as they can detect the physical quantity that can calculate the posture information of 12 above.
  • boom angle sensor 24, arm angle sensor 25, and bucket angle sensor can be used as long as they can detect the physical quantity that can calculate the posture information of 12 above.
  • the boom bottom pressure sensor 29, boom rod pressure sensor 30, arm bottom pressure sensor 31 and arm rod pressure sensor 3 2 are the thrust generated by the boom cylinders 16 and arm cylinders 17, that is, the front work equipment.
  • Other sensors can be used as long as they can detect the physical quantity that can calculate the driving force information given to 1 2 and the load information of each cylinder 16 and 17.
  • the stroke sensor detects the operating speed of the boom cylinder 16 and arm cylinder 17, and the operating speed of the boom 13 and arm 14 is determined by IV IV.
  • the movement of the front working unit 1 2 may be detected by detecting with !II.
  • the calculation result of the controller 21 (for example, the transport load which is the load value of the work object 4 in the bucket 15 calculated by the load calculation unit 50 described later) And a monitor (display device) 23 that displays the accumulated value of the load and the accumulated value of the transporting machine, etc., and an operation lever 2 2 for instructing the operation of the front working device 12 and the upper swing body 1 1. It is equipped.
  • the controller 21 On the upper surface of the upper revolving structure 11, the controller 21 is installed inside a terminal such as an external computer (for example, the dump truck 2 (see Fig. 3), which is a transport machine, and inside the management building 5 (see Fig. 3).
  • An external communicator 42 is installed to communicate with a computer (not shown) and a monitor for management 45 (see Fig. 20) installed in.
  • the monitor 23 of the present embodiment has a touch panel, and also functions as an input device for an operator to input information to the controller 21.
  • a liquid crystal display having a touch panel can be used as the monitor 23.
  • the operating lever 2 2 is used to instruct the boom 1 3 to move up and down (boom cylinder 16 expands/contracts) and the bucket 15 to dump cloud (bucket cylinder 18 expands/contracts), respectively.
  • Lever (not shown) and dump cloud for arms 1 and 4 ⁇ 02020/175198 8 ⁇ (: 171?2020/005894
  • the 1st and 2nd levers are 2 multi-function operation levers respectively.
  • the forward/backward operation of the 1st lever raises/lowers the boom 13 and the left/right operation causes the cloud dump of the bucket 15 and the forward/backward operation of the 2nd lever.
  • Is the dump cloud of the arm 14 and the left/right operation corresponds to the left/right rotation of the upper swing body 1 1. If you operate the lever diagonally, the two corresponding actuators will operate simultaneously. Also, the operation amount of the first and second levers regulates the operating speed of the actuators 16-19.
  • the upper revolving structure 11 is provided with a work instruction by a horn signal to the transport machine (dump truck) 2 (more specifically, a stop instruction of the transport machine 2 at the start of loading work, Information related to the load of the horn 41, which is a notification device to notify the start instruction of the transport machine 2 at the end of loading work, and the machines other than the hydraulic excavator 1 and the work target 4 (transport load and load capacity). ) And an external communication device 4 2 which is also a communication device information acquisition device for exchanging operation and position information about the transport machine 2 and multiple ⁇ 3 3 satellites. Further, an antenna (positioning information acquisition device) 43 for receiving the signal of 3 is further provided, and a horn switch (work instruction switch) 40 for operating the horn 4 1 by a switch operation is further provided inside the operation room 20.
  • the signal used for the work instruction is not limited to the horn ringing by the horn 4 1 described above, but may be the signal of the transporting machine 2 such as a blinking light or a buzzer signal via the external communication device 4 2. Any configuration may be used as long as it can notify the operator of the presence or absence of a signal.
  • the horn switch 40 should be configured as an interface that can indicate whether or not there is a signal, such as a switch mounted on the control lever 22 or a foot switch mounted on the floor of the control room 20. However, other hardware may be used.
  • Controller 2 1
  • the controller 21 includes an arithmetic processing unit (for example, ⁇ 11), a storage device (for example, A program (software) that is composed of an interface (input/output device) and is stored in advance in the storage device.
  • arithmetic processing unit for example, ⁇ 11
  • a storage device for example, A program (software) that is composed of an interface (input/output device) and is stored in advance in the storage device.
  • Ware is executed by the arithmetic processing unit, and the arithmetic processing unit performs arithmetic processing based on the setting value specified in the program and the signal input from the interface, and outputs the signal (computation result) from the interface.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a system configuration inside a controller 21 which is a control device of the hydraulic excavator 1 of the present invention.
  • the system inside the controller 21 was executed as a combination of some programs, and the signal of the sensor 2 4 — 3 2 and the instruction signal of the horn switch 40 were input through the interface, and the processing was executed by the arithmetic processing unit. After that, the load (transport load) of the work object 4 is calculated via the interface, the load value is displayed on the monitor 23, and the load on the transport machine 2 is transferred to the external terminal via the external communication device 4 2. It is configured to send.
  • the controller 21 determines the process in the loading cycle (in other words, the operation of the front working device 12) based on at least one of the attitude information of the front operating device 12 and the load information of the actuators 16 and 17 (specifically, the operation of the front working device 12).
  • the load calculation unit 50 that determines the excavation process, the transportation process, and the loading process) and calculates (measures) the transportation load, which is the load value of the work object 4, during the transportation process, and the horn switch.
  • a work instruction detection unit 5 3 that detects that a work instruction is output via the horn (notification device) 4 1 based on the output signal of 40, and a work instruction detection unit 5 3 detects a work instruction. Based on the operating state of the hydraulic excavator 1, the timing at which the loading process was executed in the first loading cycle of the loading operation for a certain hauling machine 2 (start timing of the loading operation) and the last loading cycle
  • the loading period determination unit 54 that determines the timing at which the loading process is executed (the end timing of the loading work), and the timing from the timing when the loading period determination unit 5 4 determines that it is the first loading process to the last loading process.
  • a load amount calculation unit 5 1 which integrates the transport load of the work object 4 calculated (measured) by the load calculation unit 50 until the determined timing and calculates it as the load amount of the transport machine 2, Output (calculation of load calculation unit 50, load amount calculation unit 5 1 and loading period determination unit 5 4 ⁇ 02020/175198 10 10 (:171?2020/005894
  • an output information generation unit 52 for generating information to be displayed on the monitor 23 and information to be transmitted to the external communication device 42 is provided.
  • the loading period determination unit 54 in the controller 21 of the present embodiment operates the front working device 12 when the work instruction is output from the horn 41 (posture and height of the bucket 15). Based on, the start timing (loading process timing in the first loading cycle) and end timing (loading process timing in the last loading cycle) of one loading machine 2 are determined. The method will be described with reference to FIGS. 3 to 8.
  • Fig. 3 is a schematic view of the loading operation of the excavator 1 for the transport machine (dump truck) 2.
  • the hydraulic excavator 1 generally includes (1) an "excavation process" in which the excavation target 3 is excavated and the bucket 15 is filled with the work target 4 and (2) the upper part after the excavation process.
  • the controller 21 calculates the load value (transport load) of the work object 4 being transported by the bucket 15 every time the transportation process is performed. Then, the controller 21 (loading amount calculation unit 5 1) moves to the transporting machine 2 obtained by accumulating the transporting load of the work object 4 each time the loading work on one transporting machine 2 is completed.
  • the load capacity is sent to a computer (not shown) installed in the management building 5 via the external communication device 4 2 installed in the hydraulic excavator 1 and the management communication antenna 44 installed in the management building 5. At this time, if the transport loads other than the work object 4 loaded on one transport machine 2 are mistakenly accumulated (for example, not only the current transport machine but one ⁇ 02020/175198 11 11 (:171?2020/005894
  • the controller 21 should integrate only the load of the work object 4 in the loading process performed on one transport machine.
  • the controller 21 by the configuration of the hydraulic excavator 1 described above and the method described below, it is possible to easily integrate only the load loaded on the transport machine 2.
  • FIG. 5 is a flow chart showing a method for determining the start and end of loading work based on the work instruction signal and the posture of the hydraulic excavator 1.
  • Fig. 5 shows the excavation process, excavation process
  • FIG. 6 is a graph showing the posture and load of the hydraulic excavator 1 used for determining the loading process
  • FIG. 6 is a side view of the hydraulic excavator 1 showing a calculation model of the transportation load in the processing of the load calculation unit 50
  • FIG. 7 is a side view of the hydraulic excavator 1 and the transport machine 2 showing a model used for determining the start and end of the loading operation in the processing of the loading period determination unit 54.
  • the load calculator 50 calculates the load of the transport machine 2 by accumulating the transport load measured during the transportation process by the load calculator 50, and the load period determination unit 5 4 A method for determining the start and end of loading work based on the posture of the hydraulic excavator 1 calculated from the output of the work instruction detection unit 5 3 and the outputs of the sensors 24 to 28 will be described.
  • the steps in Fig. 48 and Fig. 4 are executed by the controller 21 at a predetermined sampling period.
  • the storage device (memory) in the controller 21 stores the excavation flag (9) and the transportation flag (0) as the state quantity indicating the work process performed by the hydraulic excavator 1 during the loading work.
  • the loading flag I 03 is held internally.
  • the initial state of each flag is as follows: excavation flag I 9 is ⁇ , transportation flag ⁇ is ‘So’ is ⁇ , and loading flag is ⁇ 3 ⁇ 1 is ⁇ 1 ⁇ 1.
  • the storage device in controller 21 Holds the loading flag I% as a state quantity indicating whether or not hydraulic excavator 1 is loading. ⁇ 02020/175198 12 ((171?2020/005894
  • the initial value of the loading flag I is ⁇ .
  • the controller 21 (load calculation unit 50) is in step 3100, and the loading flag ⁇ 3 is ⁇ 1 ⁇ 1 and one before the sampling.
  • Output of arm bottom pressure sensor 3 1 (Previous arm bottom pressure) is the threshold value preset in the memory. It is smaller than 3 01_ ⁇ 9, and it is judged whether the current output 3 01 (current arm bottom pressure) of arm bottom pressure sensor 3 1 is larger than the threshold value _ 301__9. Since the hydraulic excavator 1 pushes out the arm cylinder 17 for excavation, as shown in the graph of the arm cylinder bottom pressure 301 in Fig. 5, the arm cylinder bottom pressure 301 increases during excavation.
  • step 3102 the controller 21 (load calculation unit 50) resets the transport load IV! stored in the memory, which is calculated in step 3108 described below, to ⁇ , Go to step 3 103.
  • step 3 103 the controller 21 (load calculator 50) outputs the output of the arm bottom pressure sensor 31 before the sampling when the excavation flag 9 stored in the memory is 0 ⁇ 1 ⁇ 1.
  • "6 V 3 01 (previous arm bottom pressure) is a threshold value that is preset in memory 11 3 01 ⁇ " is higher than the threshold and the current output of arm bottom pressure sensor 3 1 3 01 (current arm bottom pressure) Is the threshold ⁇ “Determine whether or not it is lower than the arm.
  • the arm cylinder bottom pressure 3 111 becomes smaller when the excavation process is completed.
  • 11 8 01 ⁇ “If it is judged that the excavation process is below the level, it can be judged that the excavation process has ended and the transportation process has started. ⁇ 02020/175198 13 ⁇ (: 171?2020/005894
  • step 3104 the transportation flag And the excavation flag ⁇ 9 is set to ⁇ , and the transportation flag ⁇ “Start measurement of the time I from the time when the sol is set to ⁇ 1 ⁇ 1 and proceed to Step 31 05. 1 9 and threshold
  • the excavator 1 sets an arbitrary value that can determine the start and end of the excavation process within the range above the average pressure during operations other than the excavation process. ..
  • step 31 05 the controller 21 (load calculation unit 50) judges whether or not the transportation flag ⁇ "So" is ⁇ 1 ⁇ 1. Transportation flag ⁇ "If Se is not ⁇ , process it. Skip to step 31 09, and carry flag
  • step 3106 If V is 0 ⁇ 1, the process proceeds to step 3106.
  • step 3106 the controller 21 (load calculation unit 50) indicates that the time I that has elapsed since the transportation flag ⁇ "So 1 ⁇ 1 ⁇ 1" is the time threshold value. It is determined whether or not the above. If the time threshold value _1 _ has not elapsed, the process proceeds to step 3107.
  • step 3107 the controller 21 (load calculation unit 50) calculates the instantaneous load (work target load) IV! I of the work object 4 and records it in chronological order.
  • the instantaneous work load IV! I is calculated by a known method. For example, as shown in Fig. 6, the torque generated by the thrust of the boom cylinder 16 that acts on the rotation axis of the boom 13 and the torque generated by the gravity and the swing centrifugal force of the front working unit 12 are shown. , Use the balance of the torque generated by the gravity of the work object 4 and the centrifugal centrifugal force.
  • the boom cylinder 16 thruster sets the output signal of the boom bottom pressure sensor 29 to b rr ⁇ ⁇ .
  • the output signal of the boom rod pressure sensor 30 is 13012, and the pressure receiving area of the boom cylinder 16 is 81 and 82. , Is calculated by the following equation (1).
  • the torque clamp generated by the boom cylinder 16 is the length of the line segment that connects the boom rotation axis and the point of action of the thrust of the boom cylinder 16! -Coop, boom cylinder 1 ⁇ 02020/175198 14 ⁇ (: 171?2020/005894
  • the torque generated by the gravity of the front working device 12 is the weight of the center of gravity of the front working device 12 IV!, the gravitational acceleration is 9, and the boom rotation axis and the front and back of the front center of gravity of the front are taken.
  • -I 1 1% Calculated by the following equation (3), where the angle between the horizontal line and the line segment connecting the boom rotation axis and the front center of gravity is 0°.
  • the torque of the front working device 12 generated by the centrifugal force of rotation is "8", and the longitudinal length from the center of rotation of the upper revolving structure 11 to the center of gravity of the front is 8 degrees. It is calculated by the following formula (4) as £ ⁇ .
  • the torque I generated by the centrifugal centrifugal force of the work object is calculated by the following equation (6) with the length in the front-rear direction from the center of rotation of the upper revolving structure 11 and the center of gravity of the bucket to 8 ft. To be done.
  • the load IV! I of the work object always fluctuates and does not become a constant value due to the noise of the sensor, the characteristics of the hydraulic circuit, and the like.
  • the transport load 1 ⁇ /1 is obtained by averaging the instantaneous work object load IV! I recorded in step 3107 until the time reaches the time threshold value 11 _ 1 ⁇ . Determine.
  • step 3106 the transportation flag ⁇ “The time elapsed since the server became ⁇ 1 ⁇ 1” is the time threshold value stored in the memory in advance. If it is larger than ⁇ , go to step 3108.
  • Step 3108 the controller 21 (load calculation unit 50) carries the total of the instantaneous work load IV! I based on the record of the instantaneous work load IV! ⁇ “Calculate the output of the momentary work load IV! I, 1 ⁇ /1, by dividing by the amount of time that has elapsed since the time when ‘So” became 1 ⁇ 1, and output it.
  • Step 3 10 9 Proceed to.
  • step 3109 the controller 21 (load calculation unit 50) uses the transport flag ⁇ "The arm that is the output of the bucket angle sensor 26 before sampling 1 ⁇ 1 and- The relative angle between buckets “ ⁇ V 0 ⁇ 1 ⁇ (previous bucket angle) is smaller than the preset threshold II 0 ⁇ 1 ⁇ ⁇ 3 001 and the current bucket angle sensor 2 6 Output is 0 threshold 1 ⁇ (current bucket angle) is the threshold
  • the hydraulic excavator 1 has the arm 1 4 and the bucket 1 5 so that the sand in the bucket 15 is discharged during loading.
  • the relative angle between the arm 14 and the bucket 15 becomes larger, so that the relative angle between the arm 14 and the bucket 15 becomes 0. It can be judged that the excavation process has been completed and the loading process has been started by determining that it exceeds I 03.
  • step 3 ⁇ 02020/175198 16 ⁇ (:171?2020/005894
  • step 3109 if it is determined in step 3109 that the loading process has started, the process proceeds to step 3110, and the controller 2 1 (loading amount calculation unit 5 1) sets the loading flag I 0 3 to 0 1 ⁇ 1 and transportation flag ⁇ Set 7 to 0 and proceed to step 3 1 1 1.
  • the example shown in Fig. 6 for the threshold value 0 ⁇ 1 ⁇ 1 0 3 is only an example, and within the range of the relative angle 0 ⁇ 1 ⁇ between the arm and the bucket during the loading process of the hydraulic excavator 1. , It is possible to set any value that can determine the start of the loading process.
  • step 3 11 the controller 21 (loading amount calculation unit 5 1) determines whether the loading flag is 011 ⁇ 1. If the loading flag ⁇ is ⁇ , it means that the hydraulic excavator 1 is carrying out the loading work on the transport machine 2, and at step 3 1 1 2 the accumulated load value IV! I ⁇ I 3 I is step 3 1 0. Add the transport load ! ⁇ /! calculated in step 8. On the other hand, if the loading flag is ⁇ in step 311 1, step 3 11 12 is skipped and the process proceeds to step 3 11 13.
  • step 3 1 1 3 the controller 21 (work instruction detection unit 5 3) determines whether or not there is a work instruction ⁇ “n” to the transport machine 2 via the horn switch 40 (horn 41). If there is no work instruction ( ⁇ “n is ⁇ ”), the process is returned to step 3100, and the controller 21 is set to execute the calculation after step 3100 again. The internal program operates, and when there is a work instruction (when ⁇ “n is ⁇ 1 ⁇ 1), the process proceeds to step 3 1 1 4.
  • step 3 1 1 controller 2 1 (loading period determination unit 5 4) sets the transport flag ⁇ “So ⁇ 1 ⁇ 1 and the horizontal plane calculated from the output of sensor 24 to sensor 28 as a reference.
  • the angle 0 3 of the opening of the bucket 15 (hereinafter sometimes referred to as “bucket absolute angle 0 3”) is stored in advance in the memory. It is judged whether it is 3 or more.
  • the absolute bucket angle 0 3 can be calculated, for example, by adding all the outputs of the sensors 24 to 28, and in this paper, the bucket 15 is the cloud (the bucket 15 is the direction of the operation room 20). ⁇ 02020/175198 17 ((171?2020/005894
  • the direction at 9 o'clock is 0 when the vertical direction from the center of rotation of the bucket 15 is 12 o'clock as shown in Fig. 7, and the counterclockwise direction is from that direction.
  • the angle is set to monotonically increase toward.
  • the hauling machine 2 moves backwards toward the hydraulic excavator 1 at the place where the loading machine 2 carries out the loading process.
  • the hydraulic excavator 1 faces the transporting machine 2 while holding the work object 4 so that the first loading process can be started, and the stage where the transporting machine 2 reaches the position suitable for the loading process.
  • step 3 1 1 4 4 the transportation flag ⁇ “So ⁇ 1 ⁇ 1 and bucket absolute angle 0 3 If the threshold is greater than or equal to the threshold II _ 0 3 threshold, the controller 2 1 (loading period determination unit 5
  • step 4 it is judged that the loading work has started, and the process proceeds to step 3 1 1 5.
  • step 3115 the loading flag I is set to 0 ⁇ 1, and it is determined that the loading operation has started, and the process returns to step 3100.
  • step 3 1 1 1 4 that is, the loading operation is in progress or the loading operation is completed
  • Step 3 1 1 6 the controller 21 (loading period determination unit 5 4) stores the loading flag ⁇ 3 in ⁇ 1 ⁇ 1 and the bucket absolute angle 0 3 in advance in the memory. It is determined whether or not the angle threshold value is less than 1 to 103.
  • the transporting machine 2 moves forward away from the place where the loading process was performed, as shown in (Fig. 7).
  • the hydraulic excavator 1 sends a signal to start to the transport machine 2 via the horn 4 1 with the work object 4 opened after finishing the final loading process. Therefore, if the hydraulic excavator 1 is in the loading process and the absolute bucket angle 0 3 is smaller than the angle threshold for opening the work object 4, the work instruction is given. End of loading work (max ⁇ 02020/175198 18 ⁇ (: 171?2020/005894
  • step 3 1 1 6 the loading flag ⁇ ⁇ 3 is ⁇ 1 ⁇ 1 and the bucket angle 0 3 ⁇ is the threshold value _ 0 If it is smaller than 3 stakes, the controller 21 (loading period determination unit 54) determines that the loading work is completed, and proceeds to step 3 11 7.
  • step 3 1 1 7 the controller 2 1 (loading period determination unit 5 4) determines that the loading operation is completed by setting the loading flag ⁇ to 0, and then the controller 2 1 (output information The generator 5 2) sends the load IV! I ⁇ 1 3 I via the external communicator 4 2 (step 3 1 1 8), and the controller 2 1 (load calculator 5 1) loads the load. Reset (steps 3 1 1 9) and then
  • step 3116 the process is returned to step 3100.
  • Fig. 8 is an external view showing an output screen of a monitor 23, which is one of the output devices of the working machine of the present invention.
  • the screen shown in the upper part of Fig. 8 was determined to have started loading work.
  • the screen shown in the lower part of Fig. 8 determines that the loading operation has finished. This is the output screen at the time of loading (that is, when the loading flag I is set to ⁇ in step 3 1 1 7 of Fig. 4).
  • the output of the output information generation unit 52 and the display contents related to the measurement result of the carrying load will be described with reference to FIG.
  • the target load capacity table (1 ⁇ 9 ) of the transport machine 2 stored in the storage device in the controller 21 is displayed.
  • Loaded load IV! I 0 1 3 1 and the remaining load which is the difference between the target load and the remaining load display 9 2 and the transport load output from the load calculator 50 1//1 Is arranged, and a warning display unit 94 for displaying a caution display based on the loading period judgment output from the loading period judgment unit 54 is displayed.
  • the output information generation unit 52 copies the display (numerical value and character string) of each of these units 90-94. ⁇ 02020/175198 19 ⁇ (: 171?2020/005894
  • the load IV! I 0 1 3 1 is reset to zero immediately after transmitting the load IV! I 0 1 3 1 to the external terminal in step 3 1 1 8.
  • the timing for zero resetting the loading capacity on the screen of 2 3 may be different from the flow shown in Fig. 4. Therefore, the loading capacity of the loading capacity display section 92 in the lower screen of Fig. 8 is not zero.
  • the output information generation unit 52 urges the start of the loading work when the loading work is started as shown in the screen on the upper side of Fig. 8, and overloads the overloading on the transport machine 2. Display a reminder display to prevent Further, as shown in the screen at the bottom of FIG. 8, the output information generation unit 52 prompts the end of the loading work when the loading work is completed and prompts the user to move to the next loading work. The column is displayed on the attention display area 94.
  • the controller 21 determines that the excavation process is in the first loading cycle at the timing of the excavation process in the first loading cycle, and the controller 21 determines that the excavation is 3 Set the flag to 1 ⁇ 1 (step 3101) and reset the transport load IV! to zero (step 3102). Subsequently, the controller 21 determines that the transportation flag is 0 in step 3103 at the timing of the transportation process of the first loading cycle, sets the transportation flag to 001 ⁇ 1 (step 3104), and carries the transportation process. Measure the elapsed time I from the time when was started. Time I is the threshold Controller 21 repeatedly calculates the instantaneous load IV!
  • step 3107 until the time I reaches the threshold value 11 _ 1 ⁇ , the average value of the instantaneous load IV! I is calculated. It is calculated and used as the carrying load IV! (step 3108).
  • the hydraulic excavator 1 is waiting for the arrival of the transporting machine 2 with the opening of the bucket 15 held substantially horizontally as shown in (3) of Fig. 7. It is determined to be N 0 in 0 9 and the process proceeds to step 3 1 1 3.
  • Step 3 1 1 5 the controller 21 proceeds from step 3 1 1 3 to step 3 1 1 4 and determines in step 3 1 1 4 that the load flag is 3 ⁇ Change to 1 ⁇ ! (Step 3 1 1 5).
  • a plurality of loading cycles are executed by the hydraulic shovel 1 until the bed of the transport machine 2 is full.
  • the controller 21 calculates the transport load ! ⁇ /! in each transport process (step 3108), and also integrates the transport load IV! in each loading process to load the load IV! 3 Calculate 1.
  • the loading flag ⁇ 3 is ⁇ 1 ⁇ 1 and the bucket absolute angle 0 3 is smaller than the threshold, so step 3 1 1
  • the controller 21 sets the loading flag to ⁇ (step 3 1 1 7), sends the load IV! I ⁇ I 3 ⁇ to the external terminal (step 3 1 1 8), Zero reset the load IV! 0 8 I (step 3 1 1 9) and proceed to the loading work for the next transport machine 2.
  • step 3 1 1 4 the process of the loading cycle and the operation of the front working device 12 when the work instruction from the hydraulic excavator 1 to the transport machine 2 is output.
  • the start and end of the loading work can be easily determined, and since the transport load 11/1 is integrated only during the start and end of the loading work, the load can be calculated accurately.
  • step 3 1 1 4 of Fig. 4 in order to improve the determination accuracy of the start timing of the loading work, in addition to the size of the absolute bucket angle 0 3 ⁇ Considering whether or not it is 1 ⁇ 1, the transportation flag ⁇ May be excluded from consideration and judgment may be made based on only the bucket absolute angle 0 3 sq. Similarly, for step 3 1 1 6 in Fig. 4, the loading flag 0 3 may be excluded from consideration.
  • step 3 1 18 of Fig. 4 the load IV! I ⁇ I 3 I was transmitted to the external terminal.
  • the storage device or hydraulic excavator in the controller 21 is replaced.
  • the storage capacity IV! 1 0 1 3 1 is stored only in another storage device installed in 1, and transmission to an external terminal may be omitted.
  • the method of judging the start and end of the loading work shown in steps 3 1 1 4 to 3 1 1 9 in Fig. 4 is not limited to the above-mentioned method, and it is performed in different formats. Is also good.
  • the controller 21 is the first in the loading operation for one transport machine 2.
  • the loading process of (1) has been performed (loading work has started) and the upper revolving structure 1 1 has not stopped during the transportation process of the loading cycle in which the work instruction is detected (that is, upper revolving structure 1) (1 is turning)
  • FIG. 9 and Fig. 9 are flow charts showing a method of determining the start and end of the loading operation by measuring the stop period of the hydraulic excavator 1 during the transportation process in the present modification. The method of determining the start and end of loading work will be described with reference to FIGS.
  • the flow chart in Figure 9-8 is step 3 in Figure 48. ⁇ 02020/175198 22 ((171?2020/005894
  • Fig. 9 Inserted between 105 and step 3106, the flow chart of Fig. 9 is an alternative to steps 3 1 1 4 to 3 1 1 9 of Fig. 4.
  • step 3105 of Fig. 48 if it is confirmed that the transportation flag is ⁇ "So 1 ⁇ 1 ⁇ 1," the controller 2 1 (loading period determination unit 5 4) performs step 3 of Fig. 9-8.
  • the angular velocity £ ⁇ of the upper revolving structure 11 measured by the swing angular velocity sensor 27 is smaller than the velocity threshold II £0 3 1: ⁇ , and the bucket angle 0 3 is the angle threshold. It is determined whether it is larger than 3 stakes. If the condition is met, the controller 21 adds 1 to the count 0 3 I 0 held in the memory in step 3 1 21 and then returns the process to step 3 106 in FIG. If the condition is not met, nothing is done and the process returns to step 3106 of FIG. After that, the processing steps 3106 to 311 of FIG. 48 and FIG.
  • step 3 1 1 3 of Fig. 4 determines that there is a work instruction from the horn switch 40 to the transporting machine 2
  • the controller 21 determines that step 3 1 2 2 of FIG.
  • 1 can be set as the threshold value 3 0 1.
  • the hydraulic excavator 1 Normally, in order to improve the efficiency of the loading work, the hydraulic excavator 1 immediately shifts to the transportation process after the excavation process, and further stops the swing of the upper swing body 1 1 input during the transportation process. Instead, move to the loading process.
  • the count ⁇ 3 I ⁇ is greater than the threshold value _ ⁇ 3 1 ⁇ (for example, 1) means that the hydraulic excavator 1 stops the swing of the upper swing body 11 during the transportation process and does not shift to the loading process. It can be determined that the carrier machine 2 was waiting for entry.
  • step 3 12 2 determines that the loading work has started, and proceeds to step 3 11 5; otherwise, the loading work ends. If so, the process proceeds to step 3 1 1 7.
  • the stop determination during the excavation process described above is not limited to only the turning speed of the upper-part turning body 11 and the turning speed of the bucket 15 caused by turning and the operation lever 2 2 It is obvious that the integrated value of the turning operation amount due to can be used.
  • the controller 21 determines that the lowest point of the bucket toe height of 1 to 1 sip in the loading process of the loading cycle in which the work instruction is detected is 6 V 1 to 1 stub 1 ⁇ . If the height threshold of H_H is less than 1 H ⁇ H, it is determined that the first loading process has been performed (loading work has started), and the loading process of the loading cycle in which the work instruction was detected If the lowest point of the bucket toe height in "6 ⁇ !! ⁇ 1 ⁇ is greater than the height threshold value 1 ⁇ 1 _ 1 ⁇ 1 ⁇ 1 ⁇ , the final loading process was performed. It is determined that the work has been completed).
  • FIG. 10 is a flow chart showing a method of determining the start and end of the loading work by measuring the height of the bucket toe of the hydraulic excavator 1 during the loading process, and Fig. 11 shows the loading process.
  • FIG. 3 is a side view of the hydraulic excavator 1 and the transport machine 2 showing a model used for determining the start and end of work. The method of determining the start and end of loading work will be described using FIG. 10 and FIG. 11.
  • FIG. 10 shows steps 3 1 1 3 to 3 in FIG.
  • controller 2 1 sets the loading flag in step 3 1 3 0. It is judged whether or not 0 3 is 0 1 ⁇ 1 and the bucket absolute angle 0 3 with respect to the horizontal plane is larger than the threshold value 0 3 6 1 0 3 stored in advance in the memory. As shown in Fig. 11, the threshold value _ 0 3 13 _ ⁇ 0 3 is slightly larger than the operation completion when operating the bucket 15 to open the work object 4 on the transport machine 2. Since this is a value, the period from the start to the end of the operation of opening the work object 4 is extracted in the determination in step 3130. Process if the conditions are not met ⁇ 02020/175198 24 ⁇ (: 171?2020/005894
  • Step 3 1 3 the controller 21 calculates the height of the bucket toe 1 ⁇ 1.
  • 1 to 1 are the dimensions of the hydraulic shovel 1 and the front working unit 1 2 which are recorded in the memory of the controller 21 beforehand, and the boom angle sensor 2 4, arm angle sensor 2 5 and bucket angle sensor 2 6
  • the bottom surface of the lower traveling body 10 is set to 0, and the upper direction of the hydraulic excavator 1 is set to positive.
  • controller 2 1 After computing 1 to 1 scoop in step 3 1 3 1, controller 2 1 has 1 to 1 scoop stored in memory in step 3 1 3 3 described later in step 3 1 3 2. 6 V 1 ⁇ 1 ⁇ 1 It is determined whether or not less than 1 ⁇ 9 re ⁇ / H b 1 ⁇ is set to an initial value ( ⁇ in this embodiment) larger than the height threshold.
  • step 3 1 1 If it is larger than V 1 ⁇ 1 ⁇ 1 ⁇ , the process is skipped to step 3 1 1 3, and if it is smaller, it is held in the memory in step 3 1 3 3.
  • Step 3 1 1 3 the controller 21 determines whether or not there is a work instruction II ⁇ “ from the horn switch 40 to the transport machine 2. If there is a work instruction, work is performed in Step 3 1 3 4. The instruction holding flag, which holds the instruction, is set to 0, and if it is not, the process proceeds to 3 1 3.
  • step 3 1 3 5 controller 2 1 sets the instruction holding flag.
  • step 3 1 3 6 the controller 21 determines the absolute bucket angle with respect to the horizontal plane. ⁇ 02020/175198 25 ((171?2020/005894
  • Step 3 1 3 7 the controller 21 reads "6 V 1 ⁇ 1 ⁇ 1 ⁇ held in the memory during the loading process from the height threshold values _ 1 ⁇ 1 previously recorded in the memory. Judgment whether or not it is smaller than the slag 1 ⁇ As shown in (3) of Fig. 11 at the beginning of the loading operation (first loading step), the work object 4 enters the transport machine 2 Therefore, the hydraulic shovel 1 releases the work object 4 from a position as low as possible so that the damage to the transporting machine 2 due to the fall of the work object 4 is reduced.
  • the hydraulic excavator 1 operates from a position higher than the start of the loading operation. Open item 4. Therefore, the lowest point of bucket toe height 1 ⁇ 1 sq. 1 ⁇ during the loading process, “ 6 V 1 ⁇ 1 sq. 1 ⁇ , is large at the beginning and the end of the loading operation. But different.
  • step 3 1 3 7 When it is determined in step 3 1 3 7 that "6 V 1 ⁇ 1 sq. 1 ⁇ is smaller than the threshold value 1 ⁇ 1 sq. 1 ⁇ , that is, the start of loading work, the process is performed in step 3 1 1 Go to 5 and loading flag Execute Step 3 1 1 2 and add the load IV! 1: ⁇ 3 I to the carrying load IV! and proceed to Step 3 1 3 8. Due to the processing of step 3 1 3 5 and step 3 1 3 6, the timing at which the loading flag ⁇ becomes 0 1 ⁇ 1 is delayed, and step 3 1 1 1 1 of Fig. 4 in the first loading process is executed. Step 3 1 1 2 is performed after step 3 1 1 5 to compensate for what is not done.
  • the work instruction to stop the transport machine 2 (horn 41) is output in the transport process, and the work command to start the transport machine 2 is output in the loading process.
  • the controller 21 of the present embodiment detects a work instruction in the transportation process of the first loading cycle, and detects up to the second loading cycle one cycle before the first loading cycle.
  • the loading amount M total is smaller than the loading threshold T h M total, or when the work instruction is detected in the transportation process of the first loading cycle and the work instruction is detected from the start of the transportation process of the first loading cycle. If the elapsed time tcry is greater than the first time threshold T htcry, it is determined that the transportation process in the first loading cycle is the first loading process (from step S 1 42 to step S 1 42 in Fig. 12 described later). Route to 1 49).
  • the controller 21 of the present embodiment detects a work instruction in the transportation process of the first loading cycle, and detects up to the second loading cycle one cycle before the first loading cycle. If the total load M total is greater than the loading threshold value T h M t ⁇ ta I, and the work instruction is detected in the transportation process of the first loading cycle, the work instruction is detected from the start of the transportation process of the first loading cycle.
  • the carrying load M calculated in the carrying process of the first loading cycle until the second loading cycle in the loading process of the first loading cycle Calculate the load capacity M total of the transporting machine by adding it to the load capacity M total of (the route from step S 1 42 to step S 1 43, S 1 44 in Fig. 12 to be described later). ⁇ 02020/175 198 27 ⁇ (: 171?2020/005894
  • the controller 21 of the present embodiment detects the work instruction in the loading process of the third loading cycle, and carries the transportation load 1 calculated in the transportation process of the third loading cycle. If ⁇ /1 is larger than the load threshold value _1 ⁇ /1, or the work instruction is detected in the loading process of the 3rd loading cycle, and the 4th loading cycle one cycle before the 3rd loading cycle is detected. Elapsed from the start of the loading process of the 3rd loading process to the start of the loading process of the 3rd loading cycle
  • the loading process of the icle is the last loading process (the route from step 3 1 4 7 to step 3 1 5 0 in Fig. 12 described later).
  • the loading threshold value — M t ⁇ t a ⁇ is larger than the load threshold value — IV! and is smaller than the 1st hour threshold value — I ⁇ “So is the second time threshold value — 1 I ⁇ 3.
  • the controller 21 of the present embodiment detects the work instruction in the loading process of the third loading cycle and calculates the transportation load calculated in the transportation process of the third loading cycle. In the following cases, or when a work order is detected in the loading process of the third loading cycle and one cycle before the third loading cycle, the loading process of the fourth loading cycle starts and the third loading cycle starts.
  • the time elapsed until the start of the loading process I 03 is the second time threshold ⁇ ⁇ 3 or more, the carrying load calculated in the carrying process of the 3rd loading cycle
  • Fig. 12 is a flow chart showing a method in which the controller 21 determines the start and end of the loading work by using the execution time and the loading amount of each process in the loading work.
  • Is a graph showing the calculation results of the carrying load, the load amount, and the carrying flag ⁇ “So and the loading flag I ⁇ 3” calculated during the loading operation by the hydraulic excavator 1.
  • the horizontal axis of the graph in Fig. 13 is the horizontal axis.
  • the time and vertical axis show the magnitude of the load IV! and the load IV! I 0 1 3 1, the transport load IV! is shown by the thin line, and the load IV! 1 0 1 3 1 is shown by the thick line.
  • the vertical dashed line in the graph indicates the loading flag I 0 3, ⁇ 02020/175198 28 ⁇ (: 171?2020/005894
  • Fig. 13 shows the carrying load IV! and the load IV! 1 0 1 3 in one loading operation in the previous embodiment.
  • 1 shows the transition of Fig. 13 and the middle part of Fig. 13 shows that the loading process (loading 1) is executed earlier than the work order (work order 2) at the start of the loading work, and the work order (work order) at the end of the loading work. 3) was carried out earlier than the loading process (loading 4)
  • the lower part of Fig. 13 shows a state in which the shortage of the load IV! 1 0 1 3 1 generated in the middle part of Fig. 13 is corrected by this embodiment.
  • the method of determining the start and end of loading work will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • the flow chart of FIG. 12 is composed of steps 3 1 1 4 to 3 4 in FIG.
  • controller 21 records the time when each flag is processed in step 3103 and step 310 and stores it in the memory.
  • step 3 1 1 3 of Fig. 4 the controller 2 1 (loading period determination unit 5 4) determines that the transport flag is set in step 3 1 4 0.
  • Transport flag ⁇ If the source is ⁇ , the process proceeds to step 3 1 41, otherwise, the process proceeds to step 3 1 4 5. Proceed.
  • step 3 1 41 the controller 21 determines whether or not the bucket absolute angle 0 3 13 is larger than a threshold value _ 0 3 which is previously recorded in the memory. If the absolute bucket angle of 0 3 with respect to the horizontal plane is larger than the threshold value of 0_3, the process proceeds to step 3 1 4 2, otherwise, the process proceeds to step 3 1 5 4.
  • step 3140 and step 3141 as in step 3114 in Fig. 4, the state when the work instruction is output and the appearance of the bucket 15 are combined. It is determined whether it is the start of the plug-in work. As shown in the work instruction 2 at the top of Fig. 13, at the start of loading work, the hydraulic shovel 1 is waiting for the transport machine 2 to enter during the excavation process, and the work instruction to the transport machine 2 is given. Stop as After outputting the signal, the loading process is started. Therefore, the controller 2 1 (loading period determination unit 54) determines the transport 1 and the transport flag F cry is ON, and the absolute bucket angle 0 ab with respect to the horizontal plane is larger than the threshold T h 0 ab. Since work instruction 2 has been entered, it is determined that loading work has started.
  • the operator of hydraulic excavator 1 waits for the time required from the time the operator of transport machine 2 notices the work instruction until the start of transport machine 2 at the end of the loading operation, depending on the work site.
  • a work instruction may be output before starting, that is, during the transportation process. In that case, as shown in the work instruction 3 in the middle of FIG. 13, the work instruction 3 is input before the loading 4 is judged and the loading flag F ⁇ ⁇ ad is turned on. In the processing of S 1 1 4, the loading flag is turned on, and it is erroneously determined that the loading operation has started even though the loading operation has actually ended.
  • the controller 21 (loading period determination unit 54) in the present embodiment uses the threshold value T h M t ⁇ ta I in which the loading amount M total is recorded in advance in the memory of the controller 21 in step S 142. It is determined whether it is smaller or the time tcry that has passed since the carrying flag F cry becomes ⁇ N is larger than the threshold value T h_t cry recorded in the memory in advance. As shown in work instruction 3 in the lower part of Fig. 13, work instructions are given after the load M total is larger than the threshold value T h M t ⁇ t I a, and transport 4 is judged and the transport flag F cry is turned ON. If the time tcry elapsed until 3 is output is shorter than the threshold value T h_t cry, it is determined that the work instruction was issued at the end of the loading work before the loading process was performed.
  • step S 1 42 If it is determined that the condition of step S 1 42 is not satisfied, that is, the work instruction is issued at the end of the loading work before the loading process is performed, the controller 2 1 (loading period determination unit 54) waits until the loading flag FI ⁇ ad is set to ⁇ N in step S143. That is, in step S 1 43 ⁇ 02020/175198 30 ⁇ (: 171?2020/005894
  • step 3108 in Fig. 48 The judgment of step 3108 in Fig. 48 is repeated, and the judgment of step 3108 is repeatedly executed unless the judgment condition is satisfied, and when the judgment condition is reached, the loading flag ⁇ ⁇ 3 is set. ⁇ Set 1 ⁇ 1 and proceed with the process to step 3 1 4 4.
  • step 3 1 4 4 the load calculation unit 5 1 accumulates the load IV! I ⁇ I 3 I and the transport load value IV!, and proceeds to step 3 1 5 1.
  • step 3 1 4 2 determines that the loading work is started and advances the processing to step 3 1 4 9 and then, as shown in FIG. Similar to the processing in step 3 1 15 of step 1, the loading flag is set to 0 1 ⁇ 1 and the processing is returned to step 3 1 0 0.
  • the controller 2 1 (loading period determination unit 54) advances the processing to step 3 1 4 5 if the transportation flag ⁇ “So” in step 3 1 4 0, and proceeds to step 3 1 4 5 It is judged whether or not the loading flag ⁇ ⁇ 3 is ⁇ 1 ⁇ 1 in 4 5. If the loading flag ⁇ ⁇ 3 is ⁇ 1 ⁇ 1, proceed to step 3 1 4 6 and not so. If so, proceed to step 3 1 4 4.
  • step 3 1 4 6 the controller 2 1 (loading period determination unit 5 4) determines that the bucket absolute angle 0 3 13 with respect to the horizontal plane is the threshold value stored in advance in the memory. It is judged whether it is smaller than 3 swallows. If the absolute bucket angle of 0 3 with respect to the horizontal plane is smaller than the threshold value of 0_3, proceed to step 3 1 4 7; otherwise, proceed to step 3 1 5 4.
  • step 3 1 4 5 and step 3 1 4 6 step 3 1 in FIG.
  • the loading work should be performed while the transport machine 2 is moving. It may start, that is, output a work instruction during the loading process. In that case, as shown in the work instruction 2 in the middle of Fig. 13, work instruction 2 is input after loading 1 is judged and loading flag F ⁇ ⁇ ad is turned ON. In the process of step S 115, the loading flag FI w is turned off, and it is erroneously determined that the loading work is finished even though the loading work is actually started.
  • the controller 21 determines that the loading amount M total is larger than the threshold value T h_M recorded in advance in the memory in step S 147, or the previous loading flag F ⁇ It is determined whether the time tload that has elapsed from when ad is turned ON until the loading flag F ⁇ ⁇ ad becomes ⁇ N is smaller than the threshold value T h_t ⁇ ⁇ ad recorded in the memory in advance. To do. As shown in work instruction 2 in the lower part of Fig.
  • step S 1 47 If the condition of step S 1 47 is not satisfied, that is, if it is determined that the work instruction is issued after the loading process is started at the beginning of the loading work, the controller 2 1 (loading period The determination unit 54) advances the process to step S148.
  • step S 1 48 the controller 21 (loading amount calculation unit 5 1) adds the transportation load value M to the loading amount M t o t a l and proceeds to step S 1 49.
  • step S147 the controller 21 (loading period determination unit 54) determines that the loading work is completed and advances the process to step S150. Similarly, after setting the loading flag F ⁇ w to FF, ⁇ 02020/175198 32 ((171?2020/005894
  • Up 3 1 5 1 outputs an instruction to transmit the load IV! I ⁇ 8 I via the output information generation unit 5 2 and the external communication device 4 2.
  • step 3 1 5 in step 3 1 5 2, an instruction to reset the load amount IV! I ⁇ I 3 ⁇ is output to the load amount calculation unit 51, and the process is performed in step 3 100. Bring back.
  • step 3 1 5 3 a screen for confirming whether to set the warning and loading flag to ⁇ or ⁇ is output to monitor 23. From the judgments in steps 3140 to 3141 and steps 3145 to 3147, it is judged that the work instruction was output at a timing other than the start or end of the loading work. By leaving the judgment to the operator of the hydraulic excavator 1, it is possible to prevent incorrect calculation of the load capacity due to erroneous judgment.
  • Threshold Set an arbitrary value that can judge whether or not there is a standby for the transport machine 2 within the range of the average time of excavation process performed by the hydraulic excavator 1 or more.
  • the transportation threshold which is the threshold for the transportation load, Is set to an arbitrary value that can determine the start of loading work within the range below the average load (transport load) that hydraulic excavator 1 loads on transport machine 2 in one loading process. ..
  • Loading threshold h Hydraulic excavator 1 is more than the average load capacity loaded on transport machine 2 in one loading process to less than the average load capacity that hydraulic excavator 1 is loaded on transport machine 2 in one load operation Set an arbitrary value within the range to determine the end of loading work. In this way, by judging the start time of each work in the loading work, the start and end of the loading work can be easily judged even at the site where the work instruction is output earlier or later. The amount can be calculated accurately.
  • the load amount M total calculated by the controller 21 is set to the load of which transport machine 2 among the plurality of transport machines 2. The procedure for determining whether to use the amount will be described with reference to FIGS. 14 to 17.
  • the controller 21 of the present embodiment receives the identification information and the position information of the plurality of transporting machines output from the plurality of transporting machines 2, and receives the received identification information and the position of the plurality of transporting machines. Based on the information, between the first loading process and the last loading process in a certain loading operation, the transporting machine that has existed the longest within the predetermined range from the work machine from the multiple The platform is selected, and the load capacity calculated for a certain loading operation is output to the external terminal as that of the selected transport machine.
  • the details of the configuration of the controller 21 for realizing this control will be described below. It should be noted that the calculation of the loaded amount M t ⁇ t a I is performed in the same manner as in the first embodiment (including the modification) or the second embodiment, and the description thereof is omitted here.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a system configuration according to the present embodiment.
  • the controller 21 shown in this figure has a positioning information acquisition unit 56, a transportation machine information acquisition unit 55, a transportation machine loading period estimation unit 57, and a transportation machine identification unit. Part 58.
  • the transportation machine information acquisition unit 55 acquires the identification information ID tuck and the position information P truck of the plurality of transportation machines 2 from the external communication device 42.
  • the positioning information acquisition unit (receiver) 56 calculates the position P sh ⁇ V e I of the hydraulic excavator 1 in the geographic coordinate system based on the satellite signal received by the antenna (positioning information acquisition device) 43.
  • the transport machine loading period estimation unit 57 is based on the position information of the transport machine 2 acquired by the transport machine information acquisition unit 5 5 and the position information of the hydraulic excavator 1 calculated by the positioning information acquisition unit 5 6. 2 Calculate the relative distance L t between the hydraulic excavator 1 and use the relative distance L t to Estimate the loading period of.
  • the transporting machine identification unit 58 compares the loading period of the hydraulic excavator 1 determined by the loading period determination unit 54 with the loading period of the transportation machine estimated by the transporting machine loading period estimation unit 57, and the work object 4 Identify the hauling machine 2 loaded with.
  • the output information generation unit 52 of the present embodiment is configured to simultaneously output the identification information ID truck of the transportation machine and the load capacity M total determined by the transportation machine identification unit 58.
  • FIG. 15 shows the process executed by the hydraulic excavator 1 in the processing of the program executed in the controller 21 by using the judgment of loading work and the loading period estimated based on the position information of the transport machine 2.
  • FIG. 16 is a flow chart showing a method of identifying a transport machine loaded with an object, and FIG. 16 shows a model used in the transport machine cumulative period estimation unit 57 to estimate the load period of the transport machines 2A to 2C.
  • FIG. 17 is a top view showing the positional relationship between the hydraulic excavator 1 and the transporting machines 2 A to 2 C during loading work.
  • FIG. 17 shows the loading period of the hydraulic excavator 1 determined by the loading period determination unit 54, and the transportation period.
  • FIG. 7 is a graph showing a loading period of a transport machine estimated by a machine loading period estimation unit 57.
  • the horizontal axis of the graph in Figure 17 shows time
  • the boxed area shows the estimated or estimated loading period
  • the points shown in Figure 17 as entry and exit are For the purpose of explanation, not the estimation result, but the operation classification of the transporting machine is displayed.
  • the uppermost stage is the period determined by the loading period determination unit 54
  • the second stage is the period of the transportation machine 2 A estimated by the transportation machine loading period estimation unit 57
  • the third stage is the transportation machine loading period.
  • the period of the transport machine 2 B estimated by the estimation unit 57 and the fourth stage show the period of the transport machine 2 C estimated by the transport machine loading period estimation unit 57.
  • Each step in Fig. 15 is executed by the controller 21 at a predetermined sampling cycle.
  • the controller 21 (transportation machine loading period estimation unit 57) receives the identification information D tuck and the position information P truck (ID tuck) of the plurality of transportation machines 2 from the transportation machine information acquisition unit 55 and the measurement in step S160.
  • the position P sh ⁇ V e I of the hydraulic excavator 1 is acquired from the position information acquisition unit 56, and the relative distance L t (ID truck) between the hydraulic excavator 1 and the transport machine 2 is calculated.
  • the location information P truck (ID tuck) of the transporting machine 2 is calculated by the GNSS receiver installed in each transporting machine 2, and the identification information ID tuck of the transporting machine 2 is installed in each transporting machine 2, for example.
  • the information is stored in the memory in the controller, and the hydraulic excavator 1 (controller 21) uses this information by receiving it from the transport machine 2.
  • step S1661 the relative distance P re VL t before one sampling is larger than the threshold value T h_L t set in the memory in advance, and the current relative distance L t is the threshold value T h L L.
  • the threshold value T h_L t is the radius of a circle centered on the current position P shove I of the hydraulic excavator 1 as shown in Fig. 16, and in the present embodiment, from among the transporting machines 2 present inside this circle. Select the hauling machine 2 to which the payload M t ⁇ ta I is associated.
  • step S1661 If there is a transporting machine 2 that meets the above conditions in step S1661, the controller 21 (transporting machine identification unit 58) determines in step S162 that the corresponding transporting machine D truek is away from the hydraulic excavator 1.
  • a buffer B uf (ID truck), which is a storage area (buffer area) for storing the period in which the circle was located within the threshold T h L t, is secured in the memory. If there is no corresponding transporting machine 2 in step S 161, do nothing and proceed to step S 1 63.
  • step S 1 63 the controller 21 (transport machine loading period estimation unit 57) determines that the relative distance L t before one sampling is larger than the threshold T h _ L t preset in the memory, and It is determined whether or not there is a mobile machine 2 whose relative distance L t is smaller than the threshold value T h _ L t.
  • the transporting machine identifying unit 58 erases the buffer Buf (ID truck) of the corresponding transporting machine D truck from the memory in step S164.
  • the buffer B uf (ID truck) of the hauling machine 2 whose relative distance L t is equal to or smaller than the threshold T h L t always exists in the memory. If there is no corresponding transporting machine 2 in step S 1 63, nothing is done and the process proceeds to step S 1 65. ⁇ 02020/175198 36 ⁇ (:171?2020/005894
  • the controller 21 transportation machine information acquisition unit 55
  • the controller 21 transportation machine information acquisition unit 55
  • the controller 2 1 transportation machine loading period estimation unit 57
  • the threshold value stored in advance in the memory.
  • the hauling machines 2 to 2 In order to estimate that 2 is being loaded, it can be estimated that the hauling machines 2 to 2 (3 are approaching the hydraulic excavator 1 and are being loaded even if they are not actually loading. For example, As shown in Fig. 17, the transport machine 28 finishes the loading work and begins to leave the work site at the stage when the loading period determination unit 54 determines that the loading end 1 has occurred. Since it takes time to move out of the range of I, the transportation machine loading period estimation unit 57 carries out loading only by the relative positions of the hydraulic excavator 1 and the transportation machine 2 in steps 3 1 6 1 and 3 1 6 3. In the estimation of the period, the loading period determination unit 54 estimates the loading end of the transportation machine from the loading start 2 to the loading end 2, that is, during the loading operation of the transportation machine 2.
  • the transport machine loading period estimation unit 5 4 determines the load start 2 to load end 2 In other words, the loading start of the transporting machine ⁇ 3 is estimated during the loading operation of the transporting machine 2.
  • the transporting machine loading period estimation unit 5 7 steps 3 1 6 1 and 3 1 6
  • the relative position between the hydraulic shovel 1 and the transporting machine 2 performed in step 3 cannot be used to accurately determine the start and end times of the loading work during the loading period estimated by only the ⁇ ⁇ !- !:, !_. Therefore, the superposition may occur during the estimation period.
  • the controller 21 of the present embodiment performs the following processing.
  • the controller 21 judges whether the loading flag ⁇ is ⁇ 1 ⁇ 1 in step 3165, and when it is ⁇ 1 ⁇ 1. Skips to step 316, otherwise skips to step 316.
  • the loading flag “6 It is determined whether VFI w is FF and the number of B uf (ID truck) secured in memory is 1. That is, when combined with the condition of step S165, it is determined whether or not the number of B uf ( ⁇ D truck) is 1 at the moment when the loading flag is switched from 0FF to 0N. If this condition is met, in Step S 167 the transport machine 2 with the applicable D truek is set as being loaded.
  • step S166 the loading period determination unit 54 extracts the moment when it is determined that the loading operation has started, so as shown in loading start 1 in Fig. 17, the loading machine 2A Since only one is estimated to be loaded, transport machine 2 A is set to be loaded. A case where there are a plurality of transporting machines 2 at the timing when the loading work is started (states at loading start 2 and loading start 3) will be described later in step S 175.
  • step S 168 1 is added to all B u f (I D t r u c k) reserved in the memory of controller 21 and then the process proceeds to step S 1 69.
  • step S169 it is determined whether or not the loading flag PreVFIw before one sampling is ⁇ N and the current loading flag F ⁇ w is ⁇ FF. If so, that is, if the moment when the loading flag is switched from ON to ⁇ FF is detected, the process proceeds to step S 170; otherwise, the process returns to step S 160.
  • step S170 the ID truck, which is the maximum value among a plurality of Bufs (ID trucks), is extracted. That is, between the first loading process and the final loading process in the loading operation for a certain transporting machine 2, the transporting machine that has existed the longest within the predetermined range (threshold T h_L t) from the hydraulic excavator 1 Select 1 of 2 from multiple transport machines 2.
  • the transporting machine that has existed the longest within the predetermined range (threshold T h_L t) from the hydraulic excavator 1 Select 1 of 2 from multiple transport machines 2.
  • B uf (ID truck (A)) and B uf (ID truck (B) but B uf (ID truck (A)) is added.
  • B uf (ID truck) was the maximum
  • B uf (ID truck) was the maximum
  • B uf (ID truck) has a longer period of addition and loading starts 2 It can be identified that it was loaded on the hauling machine 2 B during the period from loading to end of loading 2.
  • step S 171 it is determined whether the number of extracted D truek is greater than 1, and if so, the process proceeds to step S 1 72; otherwise, the process proceeds to step S 1 1. Skip to 74.
  • step S 1 72 it is assumed that a plurality of transporting machines 2 have been identified.
  • step S174 it is instructed to transmit the extracted I D t r u ck and the loaded amount M t o t a l via the output information generation unit 52 and the external communication device 42, and the process proceeds to step S175.
  • step S175 the buffer area Buf (ID truck) in the memory corresponding to the extracted D truek is erased.
  • B uf (ID truck (A)) and B uf (ID truck (B) B uf (ID truck (A)
  • B uf (ID truck (A)) B uf (ID truck (A))
  • the buffer area B uf (ID truck) in the memory at loading start 2 is only B uf (ID truck (B )). That is, in the processing of steps S 1 66 and S 1 67 in loading start 2, the transport machine 2 B corresponding to the D truck (B) is set to be loaded.
  • step S175 the process returns to step S160 and the series of processes is executed again. ⁇ 02020/175 198 39 ⁇ (: 171?2020/005894
  • the method of identifying the transport machine 2 is not limited to the method described above, and different methods may be used for identification.
  • the method of estimating the loading period by the transportation machine loading period estimation unit 57 need not be based only on the positioning information of the hydraulic excavator 1 and the transportation machine 2.
  • a tag may be attached to the hauling machine 2
  • the excavator 1 may be equipped with a [3 ⁇ 4 reader to detect that the hauling machine 2 is approaching, or a gate type identification device may be installed at the entrance/exit of the work site.
  • the excavator 1 may be configured so that the hydraulic excavator 1 can acquire the entry/exit time information of the transport machine acquired by the game machine via the network.
  • the time required for the hydraulic excavator 1 (work machine) to finish loading work for one transport machine 2 and start loading work for the next transport machine 2 (transport machine replacement time ) Is measured, and if the period during which the hydraulic excavator 1 is not working (no work time) is occurring for a long period of time, a warning is output to the operator of the hydraulic excavator 1 via the monitor 2 3 etc.
  • transport machine replacement time the time required for the hydraulic excavator 1 (work machine) to finish loading work for one transport machine 2 and start loading work for the next transport machine 2
  • the controller 21 of the present embodiment operates from the last loading step for a certain transport machine 2 to the first loading step for another transport machine that is the next loading target of the certain transport machine.
  • the required time exceeds the preset value stored in advance, it is determined that the work efficiency of hydraulic excavator 1 has decreased, and the determination result is output to an external terminal. .. Details of the configuration of the controller 21 and the system including the same for realizing this control will be described below.
  • the calculation of the loaded amount IV! 1 0 1 3 1 is assumed to be performed in the same manner as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. Also applicable to the modification of the first embodiment and the second embodiment. ⁇ 02020/175198 40 ⁇ (: 171?2020/005894
  • Fig. 18 is a schematic diagram showing a system configuration according to the present embodiment.
  • the controller 21 shown in this figure includes, in addition to the configuration according to the first embodiment, a transport machine replacement time measurement unit 60 and a no-work time determination unit 61. Based on the start and end judgment of the loading work judged by the loading period judgment unit 54, one of the transporting machine replacement time measurement units 60 finishes the loading work and the next transportation Measure the time required for exchanging the transporting machine to switch to Machine 2 and the time required to complete the loading work for one transporting machine 2.
  • the no-work-time determination unit 61 determines whether the hydraulic excavator 1 is not working, or the loading work based on the carrying machine replacement time and the loading work time measured by the carrying machine replacement time measuring unit 60. If either the time or all the work done by hydraulic shovel 1 is long, the output information generation unit 52 is instructed to output a warning.
  • Fig. 19 shows a method in which the transport machine replacement time measurement unit 60 measures the transport machine replacement time and the loading work time, and the no-work time determination unit 6 1 issues a warning regarding the work time of the hydraulic excavator 1. It is a flow chart shown. The flow chart shown in Fig. 19 is carried out after step 3115 or step 3119 in Fig. 4. In addition, the controller 21 counts the loading time of the long hauling time and the loading time of the hauling machine as an index of work efficiency. It is stored in the internal memory (storage device).
  • step 3 1 1 4 When the start of loading work is determined in step 3 1 1 4 and the loading flag ⁇ is set to ⁇ 1 ⁇ 1 in step 3 1 1 5, the controller 2 1 (transportation machine replacement time measurement unit ) 60 indicates loading flag I in step 3180 To save.
  • step 3 1 1 6 When it is determined in step 3 1 1 6 that the loading work is finished and the load IV! 1: ⁇ I 3 ⁇ is reset in step 3 1 1 9, controller 2 1 (transportation machine replacement time measurement The part 60) saves the time when the loading flag I became ⁇ in step 3 18 2 ⁇ ⁇ ⁇ . ⁇ 02020/175198 41 ⁇ (: 171?2020/005894
  • step 3 1 8 1 and the time saved in step 3 1 8 2 _ ⁇ _ ⁇ Drying time difference time for transporting machine _ X 1 "Calculate as 1 ⁇ 1. Also, the difference between the current time in step 3183 and the time _ ⁇ ⁇ zv_ o saved in step 3 180 is loaded work time 1; _ I ⁇ The calculation is made as step 6 and the process proceeds to step 3184.
  • the controller 2 1 (no-work-time determination unit 6 1) indicates that the threshold 0 1 ⁇ is the threshold value previously recorded in the memory. If it is larger, if it is larger, in step 3185, the number of times of exchanging the transporting machine held in the memory is large. I “Increase ⁇ 1 ⁇ 1 by 1 and proceed to step 3186. If not, proceed to step 3 1 8 6.
  • step 3 1 86 the controller 21 determines loading time 1:
  • I ⁇ V ⁇ I ⁇ is judged in advance whether it is larger than the threshold value II I ⁇ )/ ⁇ ⁇ ⁇ previously recorded in the memory.
  • ⁇ V ⁇ Increase I 6 by 1 and proceed to step 3 188. If smaller, proceed to step 318 8 without doing anything.
  • step 3 1 8 8 controller 2 1 sets a long
  • step 3 1 89 the controller 2 1 sets the loading work time large number of times 1 ⁇ 1 _ ⁇ ⁇ V ⁇ I 6 to the threshold value II _ 1 ⁇ 1 I 0 1 ⁇ 9 It is determined whether or not it is larger, and if the number of times is large in step 3189, go to step 3191, and if not, go to step 3192.
  • step 3190 the controller 2 1 sets the loading work time large number of times 1 ⁇ ! _ _ ⁇ V ⁇ I 6 to the threshold value II _ 1 ⁇ 1 I 0 1 ⁇ 9 It is determined whether or not it is larger, and if the number is large in step 3190, the process proceeds to step 3193, otherwise the process is returned to step 3100 without doing anything. ⁇ 02020/175198 42 ⁇ (: 171?2020/005894
  • step 3 1 91 the controller 21 issues a warning that both the replacement time of the hauling machine 2 and the work time required for loading work are long, and the monitor 2 3 of the hydraulic excavator 1 and the control building 5 Output to the management monitor 4 5 (see Fig. 20) connected to the computer installed in.
  • step 3 1 9 2 controller 21 outputs a warning to monitors 2 3 and 4 5 that it takes a long time to replace hauling machine 2 and hydraulic excavator 1 does not work for a long time.
  • step 3193 the controller 21 outputs a warning to the monitors 2 3 and 4 5 that the loading time for one haul machine is long.
  • the threshold value that is the threshold value of time is 11 ⁇ X " Excavator
  • the threshold value 11 _ 1 _ 1 ⁇ V ⁇ I 6 is , Set an arbitrary value within the range above the average of the time required for one loading work performed by hydraulic excavator 1.
  • the threshold number which is the threshold for the number of loading operations, ⁇ ⁇ n
  • Fig. 20 is an external view showing the output screens of the monitor 23 and the management monitor 45 of the hydraulic excavator 1 according to the present embodiment.
  • the upper part of Fig. 20 warns the operator of the hydraulic excavator 1.
  • the output screen of the monitor 23 when it is output the lower part of FIG. 20 is a diagram showing an example of the display contents of the management monitor 45 connected to the computer installed in the management building 5.
  • a message indicating that a truck waiting is occurring is displayed on the alert display unit 94.
  • the current positions of the hydraulic excavators 1 and the transporting machines 2 are displayed as icons in an overlapping manner on the map of the work site.
  • the time required for exchanging the excavator 1 on the excavator 1 loading at the work place is longer, and a pop-up window 96 is displayed indicating that truck waiting is estimated to occur.
  • the exchanging time of the excavator 1 can be displayed by displaying the time for exchanging the machine (standby time 2: 45) in the pop-up window 96.
  • the state can be grasped. If the hauling machine does not come to the loading dock and there is a waiting time during the hauling period, the work site manager can adjust the layout of hauling machine 2.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications within a range not departing from the gist thereof.
  • the present invention is not limited to those having all the configurations described in the above-described embodiments, and includes those in which a part of the configuration is deleted. Further, a part of the configuration according to one embodiment can be added or replaced with the configuration according to another embodiment.
  • the hydraulic excavator 1 used in the description of each of the above embodiments is the upper swing body 1
  • the structure of the working machine is not limited to this, and even if the working machine has a different form such as a lifting magnet machine. good.
  • the process determination by the load calculation unit 50 is not limited to the method using the arm cylinder bottom pressure and the bucket angle as described above.
  • a working machine such as a lifting magnet machine
  • the information input/output from the external communication device 42 is not limited to the load capacity and position information of the transport machine 2, and may be configured to output the target load capacity of the transport machine 2, for example. Obviously good.
  • the calculation of the carrying load is not limited to the calculation formula based on the model shown in Fig. 6, and it is obvious that different calculation formulas may be used.
  • a front implement 12 consisting of a boom 1 3, an arm 1 4 and a bucket 1 5.
  • the load may be calculated using a dynamic equation.
  • each configuration related to the above-mentioned controller (control device) 21 and functions and execution processing of each configuration a part or all of them is integrated in hardware (for example, a logic that executes each function is integrated. It may be realized by (designing with a circuit, etc.).
  • the configuration related to the controller 21 may be a program (software) that realizes each function related to the configuration of the controller 21 by being read and executed by an arithmetic processing unit (for example, ⁇ 11). ..
  • Information relating to the program can be stored in, for example, a semiconductor memory (flash memory, 330, etc.), a magnetic storage device (hard disk drive, etc.), a recording medium (magnetic disk, optical disk, etc.), and the like.
  • control line and the information line have been understood to be necessary for the description of the embodiment, but not all control lines and product-related control lines are required.
  • the information line is not always shown. In reality, it can be considered that almost all configurations are connected to each other.

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Abstract

ホーンによる作業指示の検出時における油圧ショベルの動作状態に基づいて、ダンプトラックに対する積込作業の開始と積込作業の終了とを判定し、積込作業の開始から積込作業の終了までの間に計測された作業対象物の荷重を積算してダンプトラックの積載量を演算するコントローラを油圧ショベルに備える。

Description

\¥02020/175198 1 卩（：17 2020/005894
明 細 書
発明の名称 ： 作業機械
技術分野
[0001 ] 本発明は、 運搬機械に対する積込作業における運搬工程中に作業対象物の 荷重を計測可能な作業機械に関する。
背景技術
[0002] 油圧ショベルに代表される作業機械には、 或る運搬機械 （例えばダンプト ラック） の荷台に作業対象物を繰り返し積み込んで、 その運搬機械の荷台を 作業対象物で一杯にする積込作業が行われることがある。 先端にバケッ トが 取り付けられた作業腕 （作業装置） を有する油圧ショベルによる積込作業を 例に挙げると、 積込作業は複数の積込サイクルからなり、 各積込サイクルは 次の 3つの工程、 すなわち、 作業対象物を掘削しバケッ ト内部に充填する掘 削工程と、 掘削工程後に上部旋回体を旋回し運搬機械の荷台上にバケッ トを 移動する運搬工程と、 作業対象物を運搬機械の荷台に放出した後に掘削工程 を開始する位置へバケッ トを移動する積込工程とからなる。 なお、 積込作業 は作業対象物が積み込まれる運搬機械ごとに区別可能である。
[0003] このような積込作業に関して、 作業機械には、 各積込サイクルにおける運 搬工程中に作業対象物の荷重 （運搬荷重とも称する） を計測し、 或る運搬機 械に対する積込作業中に計測した全ての運搬荷重を積算することで当該或る 運搬機械への積載量 （積載荷重とも称する） を演算する制御装置 （コントロ —ラ） を備えるものがある。 運搬機械への積載量を計測し記録することで、 作業現場の管理者はその運搬機械が作業現場から搬出した作業対象物の量を 把握することができ、 作業現場の生産量を監視することが可能となる。
[0004] 作業現場の生産量を適切に監視するためには、 作業機械が演算した運搬機 械への積載量と、 その作業対象物が積載された運搬機械の情報とを対応付け て管理する必要がある。
[0005] 作業機械の作業量モニタリングシステムとして特許文献 1 には、 作業機械 \¥02020/175198 卩（：17 2020/005894
が積算した荷重 （積載量） を双方向通信可能な無線通信システムを介して運 搬機械と作業現場のシステム端末機器に送信するシステムが開示されている 先行技術文献
特許文献
[0006] 特許文献 1 :特開 2 0 1 0 _ 8 9 6 3 3号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0007] 特許文献 1の作業量モニタリングシステムでは、 作業機械から運搬機械や 作業現場のシステム端末機器への積載量の送信や、 次の運搬機械への積込作 業に移行する際の積載量のリセッ トは、 作業機械の操作者の手動操作により 行われている。 そのため、 複数台の運搬機械に対する積込作業を連続で行う 作業現場では、 運搬機械が頻繁に入れ替わることもあり操作者の手動操作の 失念や誤り等が発生し易く、 各運搬機械への積載量を正しく演算することは 難しいという課題がある。
[0008] 本発明は運搬機械への積載量を正確に演算できる作業機械の提供を目的と する。
課題を解決するための手段
[0009] このような課題を解決するために、 本発明の作業機械は、 車体と、 運搬機 械へ作業対象物の積込みを行う作業具を一端側に有し、 他端側が前記車体に 取り付けられた作業腕と、 前記作業具を含む前記作業腕の姿勢を検出する姿 勢検出装置と、 前記作業腕に作用する負荷を検出する負荷検出装置と、 前記 運搬機械に対し作業指示を報知するための報知装置と、 前記姿勢と前記負荷 に基づいて、 前記作業腕によって前記運搬機械への前記作業対象物の運搬を 行う運搬工程が行われたことを判定し、 前記運搬工程中に前記作業対象物の 荷重を計測し、 前記姿勢または前記負荷に基づいて、 前記作業腕によって前 記運搬機械への前記作業対象物の積込を行う積込工程が行われたことを判定 \¥02020/175198 3 卩（：171?2020/005894
する制御装置とを備えた作業機械において、 前記制御装置は、 前記報知装置 を介した前記作業指示を検出し、 前記作業指示の検出時における前記作業機 械の動作状態に基づいて、 前記運搬機械に対する積込作業の開始と積込作業 の終了とを判定し、 前記積込作業の開始から前記積込作業の終了までの間に 計測された前記作業対象物の荷重を積算して前記運搬機械の積載量を演算し 、 前記積込作業の終了時に前記積載量を外部端末に出力する。
発明の効果
［0010］ 本発明によれば運搬機械への積載量を正確に演算できる。
図面の簡単な説明
［001 1］ ［図 1］本発明の実施形態に係る作業機械の構成例を示す外観図である。
［図 2］本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置のシステム構成を示す概略 図である。
［図 3］作業機械が行う積込作業の一例を示す概観図である。
［図 4八］本発明の実施形態に係る制御装置 （コントローラ） において運搬機械 2への積載量の演算と、 作業指示信号と作業機械の姿勢に基づいて積込作業 の開始と終了を判定する方法を示すフローチヤートである。
［図 48］本発明の実施形態に係る制御装置 （コントローラ） において運搬機械 2への積載量の演算と、 作業指示信号と作業機械の姿勢に基づいて積込作業 の開始と終了を判定する方法を示すフローチヤートである。
［図 5］本発明の実施形態に係る制御装置において掘削工程、 掘削工程、 および 積込工程の判定に用いる作業機械の姿勢と負荷を示すグラフである。
［図 6］本発明の実施形態に係る制御装置において運搬荷重の演算モデルを示す 作業機械の側面図である。
［図 7］本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置において積込作業の開始と 終了の判定に用いるモデルを示す作業機械と運搬機械の側面図である。
［図 8］本発明の実施形態に係る作業機械の出力画面の一例を示す外観図である
［図 9八］本発明の実施形態に係る作業機械が掘削工程における作業機械の停止 \¥02020/175198 4 卩（：171?2020/005894
時間を用いて積込作業の開始と終了の判定を行う方法を示すフローチヤート である。
［図 98］本発明の実施形態に係る作業機械が掘削工程における作業機械の停止 時間を用いて積込作業の開始と終了の判定を行う方法を示すフローチヤート である。
［図 10］本発明の実施形態に係る作業機械が積込工程における作業具の高さを 用いて積込作業の開始と終了の判定を行う方法を示すフローチヤートである
［図 1 1］本発明の実施形態に係る作業機械が積込作業の開始と終了の判定に用 いるモデルを示す作業機械と運搬機械の側面図である。
［図 12］本発明の実施形態に係る作業機械が積込サイクル内の各作業の実施時 刻と積載量を用いて積込作業の開始と終了の判定を行う方法を示すフローチ ヤートである。
［図 13］本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置による積込作業中に演算 した運搬荷重と積載量と運搬フラグ 〇 「ソと積込フラグ I 〇 3 の演算 結果を示すグラフである。
［図 14］本発明の実施形態に係る作業機械のシステム構成を示す概略図である
［図 15］本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置が、 積載期間判定部によ る積込作業の開始と終了の判定結果、 および運搬機械積載期間推定部による 積込作業の開始と終了の推定結果を用いて運搬機械の識別を行う方法を示す フローチヤートである。
［図 16］本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置において、 複数の運搬機 械の積載期間の推定に用いるモデルを示す積込作業中の作業機械と運搬機械 の位置関係を示す上面図である。
［図 17］本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置の積載期間判定部による 積込作業の開始と終了の判定結果、 および運搬機械積載期間推定部による積 込作業の開始と終了の推定結果を示すグラフである。 \¥02020/175198 5 卩（：171?2020/005894
［図 18］本発明の実施形態に係る作業機械のシステム構成を示す概略図である
［図 19］本発明の実施形態に係る作業機械の制御装置が積込作業や運搬機械の 交換に要する時間を判定し、 作業時間が長大である場合は警告を出力する方 法を示すフローチヤートである。
［図 20］本発明の実施形態に係る作業機械の出力画面、 および管理棟内に設置 された管理者用の出力画面の一例を示す外観図である。
発明を実施するための形態
［0012］ 以下、 本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 以下では、 作 業機械の荷重計測システムを構成する積込機械として油圧ショベルを、 運搬 機械としてダンプトラックを利用する場合について説明する。
［0013］ 本発明が対象とする作業機械 （積込機械） は、 アタッチメント （作業具） としてバケッ トを有する油圧ショベルに限られず、 グラップルやリフテイン グマグネッ ト等、 作業対象物の保持 ·解放が可能なものを有する油圧ショべ ルも含まれる。 また、 油圧ショベルのような旋回機能の無い作業腕を備える ホイールローダ等にも本発明は適用可能である。
［0014］ ＜第 1実施形態＞
図 1は本実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。 図 1の油圧ショべ ル 1は、 下部走行体 1 0と、 下部走行体 1 0の上部に旋回可能に設けられた 上部旋回体 1 1 と、 上部旋回体 1 1の前方に搭載された多関節型の作業腕で あるフロント作業装置 1 2と、 上部旋回体 1 1 を回動する油圧モータである 旋回モータ 1 9と、 上部旋回体 1 1 に設けられ操作者が乗り込んでショベル 1 を操作する操作室 （運転室） 2 0と、 操作室 2 0内に設けられ、 油圧ショ ベル 1 に搭載されたアクチユエータの動作を制御するための操作レバー （操 作装置） 2 2と、 記憶装置 （例えば、
Figure imgf000007_0001
［¾ !\/1） 、 演算処理装置 （例 えば〇 11） 及び入出力装置を有し油圧ショベル 1の動作を制御するコント 口ーラ （制御装置） 2 1 によって構成されている。
［0015］ フロント作業装置 1 2は、 上部旋回体 1 1 に回動可能に設けられたブーム \¥02020/175198 6 卩（：171?2020/005894
1 3と、 ブーム 1 3の先端に回動可能に設けられたアーム 1 4と、 アーム 1 4の先端に回動可能に設けられたバケッ ト （アタッチメント） 1 5とを備え ている。 また、 フロント作業装置 1 2はフロント作業装置 1 2を駆動するア クチユエータとして、 ブーム 1 3を駆動する油圧シリンダであるブームシリ ンダ 1 6と、 アーム 1 4を駆動する油圧シリンダであるアームシリンダ 1 7 と、 バケッ ト 1 5を駆動する油圧シリンダであるバケッ トシリンダ 1 8を備 えている。
[0016] ブーム 1 3、 アーム 1 4、 バケッ ト 1 5の回動軸には夫々姿勢検出装置で あるブーム角度センサ 2 4、 アーム角度センサ 2 5、 バケッ ト角度センサ 2 6が取り付けられている。 これら角度センサ 2 4、 2 5、 2 6からはブーム 1 3、 アーム 1 4、 バケッ ト 1 5夫々の回動角度を取得できる。 また、 上部 旋回体 1 1 には旋回角速度センサ （例えば、 ジャイロスコープ） 2 7と傾斜 角度センサ 2 8が取り付けられており、 それぞれ上部旋回体 1 1の旋回角速 度と上部旋回体 1 1の前後方向の傾斜角度が取得できるように構成されてい る。 角度センサ 2 4、 2 5、 2 6、 2 7、 2 8の検出値からはフロント作業 装置 1 2の姿勢を特定する姿勢情報を取得できる。
[0017] ブームシリンダ 1 6およびアームシリンダ 1 7にはそれぞれ負荷検出装置 であるブームボトム圧センサ 2 9、 ブ _ムロッ ド圧センサ 3 0、 ア _ムボト ム圧センサ 3 1、 アームロッ ド圧センサ 3 2が取り付けられており、 各油圧 シリンダ内部の圧力が取得できるように構成されている。 圧カセンサ 2 9、 3 0、 3 1、 3 2の検出値からは各シリンダ 1 6、 1 8の推力、 すなわちフ ロント作業装置 1 2に与えられる駆動力を特定する駆動力情報や、 各シリン ダ 1 6、 1 8の負荷を特定する負荷情報を取得できる。 なおバケッ トシリン ダ 1 8のボトム側とロッ ド側にも同様の圧カセンサを設けてバケッ トシリン ダ 1 8の駆動力情報や負荷情報を取得することで各種制御に利用しても良い
[0018] なお、 ブーム角度センサ 2 4、 アーム角度センサ 2 5、 バケッ ト角度セン サ 2 6、 傾斜角度センサ 2 8、 旋回角速度センサ 2 7は、 フロント作業装置 \¥02020/175198 7 卩（：171?2020/005894
1 2の姿勢情報を算出可能な物理量を検出できるものであれば他のセンサに 代替可能である。 例えば、 ブーム角度センサ 2 4、 アーム角度センサ 2 5及 びバケッ ト角度センサ
Figure imgf000009_0001
） に代替可能である。 また、 ブームボトム圧センサ 2 9、 ブームロッ ド圧セ ンサ 3 0、 アームボトム圧センサ 3 1、 アームロッ ド圧センサ 3 2は、 ブー ムシリンダ 1 6及びアームシリンダ 1 7が発生する推力、 すなわちフロント 作業装置 1 2に与えられる駆動力情報や各シリンダ 1 6、 1 7の負荷情報を 算出可能な物理量を検出できるものであれば他のセンサに代替可能である。 さらに推力、 駆動力、 負荷の検出に代えて又は加えて、 ブームシリンダ 1 6 及びアームシリンダ 1 7の動作速度をストロークセンサで検出したり、 ブー ム 1 3及びアーム 1 4の動作速度を 丨 IV! IIで検出したりすることでフロント 作業装置 1 2の動作を検出しても良い。
[0019] 操作室 2 0の内部には、 コントローラ 2 1での演算結果 （例えば、 後述の 荷重演算部 5 0に演算されたバケッ ト 1 5内の作業対象物 4の荷重値である 運搬荷重やその積算値である運搬機械の積載量） などを表示するモニタ （表 示装置） 2 3と、 フロント作業装置 1 2と上部旋回体 1 1の動作を指示する ための操作レバー 2 2とが備え付けられている。 上部旋回体 1 1の上面には コントローラ 2 1が外部のコンピュータ等の端末 （例えば運搬機械であるダ ンプトラック 2 （図 3参照） に搭載されたコントローラや管理棟 5 （図 3参 照） 内に設置されたコンピュータ （不図示） や管理用モニタ 4 5 （図 2 0参 照） 等） と通信するための外部通信機 4 2が取り付けられている。
[0020] 本実施形態のモニタ 2 3は、 タッチパネルを有しており、 操作者がコント 口ーラ 2 1への情報の入力を行うための入力装置としても機能する。 モニタ 2 3としては例えばタッチパネルを有する液晶ディスプレイが利用可能であ る。
[0021 ] 操作レバー 2 2は、 ブーム 1 3の上げ ·下げ （ブームシリンダ 1 6の伸縮 ） とバケッ ト 1 5のダンプ · クラウド （バケッ トシリンダ 1 8の伸縮） をそ れぞれ指示する第 1 レバー （図示せず） と、 アーム 1 4のダンプ · クラウド \¥02020/175198 8 卩（：171?2020/005894
（アームシリンダ 1 7の伸縮） と上部旋回体 1 1の左 ·右旋回 （油圧モータ 1 9の左右回転） をそれぞれ指示する第 2レバー （図示せず） を有する。 第 1、 第 2レバーはそれぞれ 2複合のマルチ機能操作レバーで、 第 1 レバーの 前後操作がブーム 1 3の上げ ·下げ、 左右操作がバケッ ト 1 5のクラウド · ダンプ、 第 2レバーの前後操作がアーム 1 4のダンプ クラウド、 左右操作 が上部旋回体 1 1の左 ·右回転に対応している。 レバーを斜め方向に操作す ると、 該当する 2つのアクチユエータが同時に動作する。 また、 第 1、 第 2 レバーの操作量はアクチユエータ 1 6 - 1 9の動作速度を規定する。
[0022] また、 上部旋回体 1 1 には、 運搬機械 （ダンプトラック） 2に対して警笛 による合図で作業指示 （より具体的には、 積込作業開始に伴う運搬機械 2の 停止指示と、 積込作業の終了に伴う運搬機械 2の発進指示） を報知するため の報知装置であるホーン 4 1 と、 油圧ショベル 1以外の機械と作業対象物 4 の荷重に係る情報 （運搬荷重や積載量） をやり取りするための通信装置の 1 つであるとともに、 運搬機械 2に関する動作や位置情報をやり取りするため の運搬機械情報取得装置でもある外部通信機 4 2と、 複数の◦ 3 3衛星か らの信号を受信するためのアンテナ （測位情報取得装置） 4 3をさらに備え 、 操作室 2 0の内部にはスイッチ操作によりホーン 4 1 を動作させるホーン スイッチ （作業指示スイッチ） 4 0をさらに備える。
[0023] なお、 作業指示に用いる合図は、 上述したホーン 4 1 による警笛の鳴動の みに限らず、 ライ トの明滅や外部通信機 4 2を介したブザー信号のように、 運搬機械 2の操作者に合図の有無を報知可能な構成であればよい。 また、 ホ —ンスイッチ 4 0は、 操作レバー 2 2上に取り付けたスイッチや、 操作室 2 0の床面に取り付けたフッ トスイッチのように合図の有無を指示できるイン タフエースとして構成されていれば他のハードウエアでも良い。
[0024] —コントローラ 2 1—
コントローラ 2 1は、 演算処理装置 （例えば〇 11） 、 記憶装置 （例えば 、
Figure imgf000010_0001
インタフエース （入出力装置） によ つて構成されており、 記憶装置内に予め保存されているプログラム （ソフト \¥02020/175198 9 卩（：171?2020/005894
ウェア） を演算処理装置で実行し、 プログラム内で規定されている設定値と インタフェースから入力された信号に基づいて演算処理装置が演算処理を行 い、 インタフェースから信号 （演算結果） を出力する。
[0025] 図 2は本発明の油圧ショベル 1の制御装置であるコントローラ 2 1内部の システム構成例を示す概略図である。 コントローラ 2 1内部のシステムはい くつかのプログラムの組み合わせとして実行され、 インタフェースを介して センサ 2 4— 3 2の信号、 およびホーンスイッチ 4 0の指示信号を入力し、 演算処理装置で処理を実施した後、 インタフェースを介して作業対象物 4の 荷重 （運搬荷重） を演算しモニタ 2 3に荷重値を表示するとともに、 外部通 信機 4 2を介して運搬機械 2への積載量を外部端末に送信するように構成さ れている。
[0026] 図 2のコントローラ 2 1の内部にはコントローラ 2 1が実装しているプロ グラムの機能をブロック図で示している。 コントローラ 2 1は、 フロント作 業装置 1 2の姿勢情報及びアクチユエータ 1 6、 1 7の負荷情報の少なくと も一方に基づいて積込サイクルにおける工程 （換言するとフロント作業装置 1 2の動作） （具体的には、 掘削工程、 運搬工程、 積込工程） を判定し、 作 業対象物 4の荷重値である運搬荷重を運搬工程中に演算 （計測） する荷重演 算部 5 0と、 ホーンスイッチ 4 0の出力信号に基づいてホーン （報知装置） 4 1 を介した作業指示が出力されていることを検出する作業指示検出部 5 3 と、 作業指示検出部 5 3による作業指示の検出時における油圧ショベル 1の 動作状態に基づいて、 或る運搬機械 2に対する積込作業の最初の積込サイク ルにおける積込工程が実行されたタイミング （積込作業の開始タイミング） と最後の積込サイクルにおける積込工程が実行されたタイミング （積込作業 の終了タイミング） を判定する積載期間判定部 5 4と、 積載期間判定部 5 4 が最初の積込工程と判定したタイミングから最後の積込工程と判定したタイ ミングまでの間に荷重演算部 5 0で演算 （計測） された作業対象物 4の運搬 荷重を積算してそれを運搬機械 2の積載量として演算する積載量演算部 5 1 と、 荷重演算部 5 0と積載量演算部 5 1 と積載期間判定部 5 4の出力 （演算 \¥02020/175198 10 卩（：171?2020/005894
結果） に基づいてモニタ 2 3に表示する情報と外部通信機 4 2に送信する情 報を生成する出力情報生成部 5 2とを備えている。
[0027] 一積載期間判定部 5 4による処理一
次に本実施形態のコントローラ 2 1 における積載期間判定部 5 4が、 ホー ン 4 1から作業指示が出力されたときのフロント作業装置 1 2の動作状態 （ バケッ ト 1 5の姿勢や高さ） に基づいて、 1台の運搬機械 2に対する積込作 業の開始タイミング （最初の積込サイクルにおける積込工程のタイミング） と終了タイミング （最後の積込サイクルにおける積込工程のタイミング） を 判定する方法について図 3乃至図 8を用いて説明する。
[0028] 図 3は運搬機械 （ダンプトラック） 2に対する油圧ショベル 1 による積込 作業の概観図である。 油圧ショベル 1は図 3に示すように、 一般には、 （1 ） 掘削対象 3を掘削しバケッ ト 1 5内部に作業対象物 4を充填する 「掘削エ 程」 と、 （2） 掘削工程後に上部旋回体 1 1 を旋回して運搬機械 2の荷台上 にバケッ ト 1 5を移動する 「運搬工程」 と、 （3） 運搬工程後に荷台上にあ るバケッ ト 1 5をダンプ操作して作業対象物 4を運搬機械 2の荷台に放出し 、 作業対象物 4のある掘削開始位置へバケッ ト 1 5を移動する 「積込工程」 からなる積込サイクルを繰返し実施し、 運搬機械 2の荷台を作業対象物で満 杯にして 1台の運搬機械に対する積込作業を完了する。 運搬機械 2の荷台を 作業対象物 4で満杯にしたときの積載量を監視することで、 作業現場の管理 者は日毎、 および作業開始日からの成果や進埗を把握できるようになる。
[0029] コントローラ 2 1 （荷重演算部 5 0） は、 運搬工程の都度、 バケッ ト 1 5 で運搬中の作業対象物 4の荷重値 （運搬荷重） を演算する。 そして、 コント 口ーラ 2 1 （積載量演算部 5 1） は 1台の運搬機械 2に対する積込作業が終 わる度に、 作業対象物 4の運搬荷重を積算して得た運搬機械 2への積載量を 、 油圧ショベル 1 に設けた外部通信機 4 2および管理棟 5に設けた管理用通 信アンテナ 4 4を介して、 管理棟 5内に設置された不図示のコンピュータに 送信する。 このとき、 1台の運搬機械 2へ積載した作業対象物 4以外の運搬 荷重を誤って積算してしまうと （例えば、 現在の運搬機械だけでなく 1台前 \¥02020/175198 11 卩（：171?2020/005894
の運搬機械に対する積込作業における運搬荷重も誤って積算してしまうと）
、 積載量が不正確になり、 積載量を正しく出力することができなくなる。 す なわち、 コントローラ 2 1は、 1台の運搬機械に対して実施した積込工程に おける作業対象物 4の荷重のみを積算すべきである。 本発明では先述した油 圧ショベル 1の構成と、 以下に説明する方法により、 容易に運搬機械 2へ積 載した荷重のみを積算することが可能となる。
[0030] 図 4八及び図 4巳 （図 4） はコントローラ 2 1内部で実行されるプログラ ムの処理において、 作業対象物 4の運搬荷重の演算と、 運搬機械 2への積載 量の演算と、 作業指示信号と油圧ショベル 1の姿勢に基づいて積込作業の開 始と終了を判定する方法を示すフローチヤートであり、 図 5は荷重演算部 5 0の処理において掘削工程、 掘削工程、 および積込工程の判定に用いる油圧 ショベル 1の姿勢と負荷を示すグラフであり、 図 6は荷重演算部 5 0の処理 において運搬荷重の演算モデルを示す油圧ショベル 1の側面図であり、 図 7 は積載期間判定部 5 4の処理において積込作業の開始と終了の判定に用いる モデルを示す油圧ショベル 1 と運搬機械 2の側面図である。 図 4乃至図 7を 用いて、 荷重演算部 5 0が運搬工程中に計測した運搬荷重を積載量演算部 5 1が積算して運搬機械 2の積載量を演算し、 積載期間判定部 5 4が作業指示 検出部 5 3の出力とセンサ 2 4乃至 2 8の出力から演算される油圧ショベル 1の姿勢に基づいて積込作業の開始と終了を判定する方法について説明する
[0031 ] 図 4八及び図 4巳の各ステップはコントローラ 2 1 において予め定められ たサンプリング周期で実行される。 また、 コントローラ 2 1内の記憶装置 （ メモリ） には、 積込作業において油圧ショベル 1が実施している作業工程を 示す状態量として、 掘削フラグ 丨 9、 運搬フラグ 〇
Figure imgf000013_0001
積込フラグ I 〇 3 が内部に保持されている。 なお、 各フラグの初期状態は、 掘削フ ラグ I 9が〇 、 運搬フラグ 〇 「ソが〇 、 積込フラグ 丨 〇 3 ¢1が〇1\1である。 さらに、 コントローラ 2 1内の記憶装置には油圧ショベル 1が積込作業中であるか否かを示す状態量として積載中フラグ I %を保持 \¥02020/175198 12 卩（：171?2020/005894
している。 積載中フラグ I の初期値は〇 である。
[0032] 図 4八に示すフローチヤートを開始すると、 コントローラ 2 1 （荷重演算 部 5 0） はステップ 3 1 0 0で、 積込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1かつ、 1サン プリング前のアームボトム圧センサ 3 1の出力
Figure imgf000014_0001
（前回アーム ボトム圧） が予めメモリに設定されている閾値丁
Figure imgf000014_0002
3 01_ 丨 9より小 さく、 かつ現在のアームボトム圧センサ 3 1の出力 3 01 （現在アームボト ム圧） が閾値丁 _ 3 01_ 丨 9より大きいか否かを判定する。 油圧ショ ベル 1はアームシリンダ 1 7を押し出して掘削するため、 図 5のアームシリ ンダボトム圧 3 01のグラフに示すように、 掘削している間はアームシリン ダボトム圧 3 01が大きくなるので、 アームボトム圧が閾値丁 ^ 9 a 01 丨 9より上回ったことを判定すると掘削工程を開始したと判断できる。 掘 削工程の開始が判定されなかった場合はステップ 3 1 0 3まで処理をスキッ プし、 掘削工程の開始が判定された場合は処理をステップ 3 1 0 1 に進め、 掘削フラグ I 9を〇1\1、 および積込フラグ I 〇 3 を〇 に設定し てステップ3 1 0 2に進む。
[0033] ステップ 3 1 0 2では、 コントローラ 2 1 （荷重演算部 5 0） は後述する ステップ 3 1 0 8で演算され、 メモリに保持されている運搬荷重 IV!を〇にリ セッ トし、 ステップ 3 1 0 3に進む。
[0034] ステップ 3 1 0 3では、 コントローラ 2 1 （荷重演算部 5 0） はメモリに 保持されている掘削フラグ 丨 9が〇1\1かつ、 1サンプリング前のアーム ボトム圧センサ 3 1の出力 「 6 V 3 01 （前回アームボトム圧） が予めメ モリに設定されている閾値丁 11 3 01 〇 「ソより高く、 かつ現在のアーム ボトム圧センサ 3 1の出力 3 01 （現在アームボトム圧） が閾値丁
Figure imgf000014_0003
〇 「ソより小さいか否かを判定する。 図 5のアームシリンダボトム圧 8 01 のグラフに示すように、 掘削工程が終了するとアームシリンダボトム圧 3 111は小さくなるので、 アームボトム圧が閾値丁 11 8 01 〇 「ソより下回っ たことを判定すると掘削工程が終了し、 運搬工程が開始されたと判断できる 。 掘削工程の開始が判定されなかった場合はステップ 3 1 0 5まで処理をス \¥02020/175198 13 卩（：171?2020/005894
キップし、 掘削工程の開始が判定された場合は処理をステップ 31 04に進 め、 運搬フラグ 〇
Figure imgf000015_0001
および掘削フラグ 丨 9を〇 に設定 し、 運搬フラグ 〇 「ソを〇 1\1にした時刻からの時間 Iの計測を開始し て、 ステップ 31 05に進む。 なお、
Figure imgf000015_0002
1 9と閾値丁
Figure imgf000015_0003
図 6に示した例は一例に過ぎず、 油圧ショベル 1が掘削工程以外の作業中における平均的な圧力以上の範囲の中で、 掘削エ 程の開始と終了を判定できる任意の値を設定する。
[0035] ステップ 31 05では、 コントローラ 2 1 （荷重演算部 50） は運搬フラ グ 〇 「ソが〇 1\1となっているか否か判定する。 運搬フラグ 〇 「ソが〇 ではない場合は処理をステップ 31 09までスキップし、 運搬フラグ 〇 「
Vが〇1\1の場合は処理をステップ 31 06に進める。
[0036] ステップ 31 06では、 コントローラ 2 1 （荷重演算部 50） は運搬フラ グ 〇 「ソが〇 1\1になってから経過した時間 I 丨が時間閾値丁
Figure imgf000015_0004
以上となっているか否かを判定する。 時間閾値丁 _1 丨 を経過していな い場合は処理をステップ 31 07に進める。
[0037] ステップ 31 07では、 コントローラ 2 1 （荷重演算部 50） は瞬時の作 業対象物 4の荷重 （作業対象物荷重） IV! I を演算し、 これを時系列順に記録 する。 瞬時の作業対象物荷重 IV! I は公知の方法により演算する。 例えば、 図 6に示すように、 ブーム 1 3の回動軸周りに作用し、 ブームシリンダ 1 6の 推力により発生するトルクと、 フロント作業装置 1 2の重力と旋回遠心力に より発生するトルクと、 作業対象物 4の重力と旋回遠心力により発生する卜 ルクの釣合を利用する。 ブームシリンダ 1 6の推カ 〇ソ 丨 はブームボトム 圧センサ 29の出力信号を b rr\^ . ブームロッ ド圧センサ 30の出力信号 を 13012、 ブームシリンダ 1 6の受圧面積を八 1、 八2として、 以下の式 （ 1） で算出される。
〇ソ 丨 =八 1 - ? 13〇11 -八2 - ? 13〇12 · （1）
[0038] ブームシリンダ 1 6が発生するトルク丁匕 は、 ブーム回動軸とブームシ リンダ 1 6の推力の作用点を結んだ線分の長さを！-匕 、 ブームシリンダ 1 \¥02020/175198 14 卩（：171?2020/005894
6の推カ 〇ソ 丨 と線分！- 13 と推力の方向が成す角度を 0〇ソ 丨 として以 下の式 （2） で算出される。
丁 13111= 〇 7 1 - 1- 13111 · 3 1
Figure imgf000016_0001
（0〇ソ 1） （2）
[0039] フロント作業装置 1 2の重力により発生するトルク丁 9 干 「は、 フロント 作業装置 1 2の重心重量を IV!チ 「、 重力加速度を 9、 ブーム回動軸とフロン 卜重心までの前後方向の長さを！- I1 1% ブーム回動軸とフロント重心を結ぶ 線分と水平面が成す角度を 0チ 「として以下の式 （3） で算出される。
丁 9 干 「=1\/11: 1" - 9 - 1_ 1: 1" - 〇〇 3 （©干 〇 （3）
[0040] フロント作業装置 1 2が旋回遠心力により発生するトルク丁〇チ 「は、 上 部旋回体 1 1の旋回中心とフロント重心までの前後方向の長さを 8チ 「、 旋 回角速度を £〇として以下の式 （4） で算出される。
丁〇 1: 「=1\/11: 1" - [¾ 1: 1" - £〇2 - 1_ 1: 1" - 3 1 门 （©干 〇 （4） [0041] なお、
Figure imgf000016_0002
「は予め設定された上部旋回体 1 1 、 ブーム 1 3、 アーム 1 4、 バケツ ト 1 5それぞれの長さ、 重心位置、 重量 と、 ブーム角度センサ 24、 アーム角度センサ 25、 バケツ ト角度センサ 2 6から出力される角度信号から算出される。 作業対象物が重力により発生す るトルク丁 9 I は、 作業対象物荷重を IV! I、 ブーム回動軸とバケツ ト重心ま での前後方向の長さを 1- I、 ブーム回動軸と作業対象物重心を結ぶ線分と水 平面が成す角度を 0 I として以下の式 （5） で算出される。
丁 9 I =1\/1 I 9 1_ I 〇〇 3 （0 I） （5）
[0042] 作業対象物が旋回遠心力により発生するトルク丁〇 I は、 上部旋回体 1 1 の旋回中心とバケツ ト重心までの前後方向の長さを 8 丨 として以下の式 （6 ） で算出される。
丁〇 1 =1\/1 1 . [¾ 1 . £〇2 . 1_ 1 . 3 4 （0 1） （6）
[0043] 式 （2） 乃至 （6） に示した、 ブーム 1 3の回動軸周りに作用する各トル クの釣合を変形して作業対象物荷重 IV! I に関して展開すると、 作業対象物の 荷重 IV! 丨 は以下の式 （7） で算出される。
!\/! 1 = （丁 一丁 9 干 丁〇干 〇 / \¥02020/175198 15 卩(：171?2020/005894
( 1_ 1 ( 9 - 0 0 3 ( 0 1 ) + [¾ 1 £0 2 3 I 0 ( 0 I ) ) ) (
7）
[0044] 式 （1） 乃至 （7） による作業対象物荷重の演算では、 センサのノイズや 油圧回路の特性などにより、 作業対象物の荷重 IV! I は常に変動し一定の値と ならないので、 時間 丨が時間閾値丁 11 _ 1 丨 に達するまでの間にステ ップ 3 1 0 7で記録した瞬時の作業対象物荷重 IV! I を平均化することで、 運 搬荷重 1\/1として確定する。
[0045] ところで、 ステップ 3 1 0 6で運搬フラグ 〇 「ソが〇 1\1となってから経 過した時間 丨が、 予めメモリに保存されている時間閾値丁
Figure imgf000017_0001
丨 よ り大きい場合はステップ 3 1 0 8に進む。
[0046] ステップ 3 1 0 8では、 コントローラ 2 1 （荷重演算部 5 0） は瞬時の作 業対象物荷重 IV! Iの記録に基づき、 瞬時の作業対象物荷重 IV! Iの合計を運搬 フラグ 〇 「ソが〇1\1となってから経過した時間 丨で除することで瞬時 の作業対象物荷重 IV! Iの平均である運搬荷重 1\/1を演算、 出力しステップ 3 1 0 9に進む。
[0047] ステップ 3 1 0 9では、 コントローラ 2 1 （荷重演算部 5 0） は運搬フラ グ 〇 「ソが〇1\1かつ、 1サンプリング前のバケッ ト角度センサ 2 6の出力 であるアーム -バケッ ト間の相対角度 「㊀ V 0匕 1＜ （前回バケッ ト角） が 予め設定されている閾値丁 II 0匕 1＜ 丨 〇 3〇1より小さく、 かつ現在のバ ケッ ト角度センサ 2 6の出力 0匕 1＜ （現在バケッ ト角） が閾値
Figure imgf000017_0002
I 〇 3 より大きいか否かを判定する。 図 6のアーム 1 4とバケッ ト 1 5 の相対角度 0匕 1＜のグラフに示すように油圧ショベル 1は、 積込時はバケッ 卜 1 5内の土砂を放出するようアーム 1 4とバケッ ト 1 5の間を広げるため 、 アーム 1 4とバケッ ト 1 5の相対角度 0匕 1＜が大きくなるので、 アーム 1 4とバケッ ト 1 5の相対角度 0匕 1＜が閾値丁 0匕 !＜ I 〇 3 より上回 ったことを判定することにより掘削工程を終了し、 積込工程を開始したと判 断できる。
[0048] ステップ3 1 0 9で積込工程の開始が判定されなかった場合はステップ 3 \¥02020/175198 16 卩（：171?2020/005894
1 1 3まで処理をスキップする。 逆にステップ 3 1 0 9で積込工程の開始が 判定された場合は処理をステップ 3 1 1 0に進め、 コントローラ 2 1 （積載 量演算部 5 1） は積込フラグ I 〇 3 を〇1\1、 および運搬フラグ 〇
Figure imgf000018_0001
7 を〇 に設定しステップ 3 1 1 1 に進む。 なお、 閾値丁 0匕 1< 1 〇 3 に関して図 6に示した例は一例に過ぎず、 油圧ショベル 1の積込工程中 におけるアーム -バケッ ト間の相対角度 0匕 1<の範囲の中で、 積込工程の開 始を判定できる任意の値を設定することが可能である。
[0049] ステップ 3 1 1 1で、 コントローラ 2 1 （積載量演算部 5 1） は積載中フ ラグ 丨 が〇 1\1となっているか否か判定する。 積載中フラグ 丨 が〇 の場合は油圧ショベル 1が運搬機械 2に積込作業を実施しているとして、 ス テップ3 1 1 2において荷重の積算値 IV! I 〇 I 3 I にステップ 3 1 0 8で演 算した運搬荷重 !\/!を加算する。 一方、 ステップ 3 1 1 1で積載中フラグが〇 の場合は、 ステップ 3 1 1 2をスキップし、 ステップ 3 1 1 3に処理を 進める。
[0050] ステップ 3 1 1 3で、 コントローラ 2 1 （作業指示検出部 5 3） は、 ホー ンスイッチ 4 0 （ホーン 4 1） を介して運搬機械 2に対して作業指示 〇 「 nがあったか否かを判定する。 作業指示がなかった場合 （ 〇 「 nが〇 の場合） は、 処理をステップ 3 1 0 0に戻し、 再度ステップ 3 1 0 0以 降の演算を実行するようにコントローラ 2 1内部のプロクラムは動作し、 作 業指示があった場合 （ 〇 「 nが〇1\1の場合） は処理をステップ 3 1 1 4 に進める。
[0051 ] ステップ 3 1 1 4で、 コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は、 運搬 フラグ 〇 「ソが〇1\1かつ、 センサ 2 4乃至センサ 2 8の出力より演算した 水平面を基準としたバケッ ト 1 5の開口部の角度 0 3匕 （以下、 「バケッ ト 絶対角度 0 3匕」 と称することがある） が、 予めメモリに記録されている角 度閾値丁
Figure imgf000018_0002
3匕以上か否かを判定する。 なお、 バケッ ト絶対角度 0 3匕 は、 例えばセンサ 2 4乃至センサ 2 8の出力を全て足し合わせることで演算 でき、 本稿ではバケッ ト 1 5がクラウド （バケッ ト 1 5を操作室 2 0の方向 \¥02020/175198 17 卩（：171?2020/005894
に巻き込む） される方向を正としており、 図 7に示すようにバケッ ト 1 5の 回動中心から鉛直上方を 1 2時としたときの 9時の方向を 0とし、 そこから 反時計回り方向に向かって角度が単調に増加する設定としている。 図 7の （
3） に示すように、 積込作業を開始する前は運搬機械 2が積込工程を行う場 所に油圧ショベル 1 に向かって後進する。 その際、 油圧ショベル 1は最初の 積込工程を始められるように作業対象物 4を保持した状態で運搬機械 2の方 向を向き、 運搬機械 2が積込工程に適した位置に到達した段階で、 ホーン 4 1 を介して運搬機械 2へ停止するよう合図を送る。 そのため、 油圧ショベル 1が掘削工程中であり、 かつバケッ ト絶対角度 0 3
Figure imgf000019_0001
が作業対象物 4を保持 可能な角度閾値丁
Figure imgf000019_0002
3匕以上のときに作業指示があった場合は、 積込作 業の開始 （最初の積込サイクルにおける積込工程が実施される状況） である と判断できる。
[0052] ステップ 3 1 1 4で運搬フラグ 〇 「ソが〇 1\1かつバケッ ト絶対角度 0 3 匕が閾値丁 II _ 0 3匕以上の場合は、 コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5
4） は、 積込作業の開始であると判定し、 ステップ 3 1 1 5に進む。 ステッ プ3 1 1 5では積載中フラグ I を〇1\1とすることで、 積込作業が開始さ れたと判定し、 処理をステップ 3 1 0 0に戻す。 一方、 ステップ 3 1 1 4に おいて条件を満たしていなかった場合 （すなわち積込作業中か積込作業の終 了する状況） はステップ 3 1 1 6に進む。
[0053] ステップ 3 1 1 6では、 コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は、 積 込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1かつ、 バケッ ト絶対角度 0 3匕が予めメモリに記 録されている角度閾値丁 1~1 0 3匕より小さいか否かを判定する。 図 7の （匕） に示すように、 積込作業の終了後は運搬機械 2が積込工程を行った場 所から離れるように前進する。 その際、 油圧ショベル 1は最後の積込工程を 終えた後に作業対象物 4を開放した状態で、 ホーン 4 1 を介して運搬機械 2 へ発進するよう合図を送る。 そのため、 油圧ショベル 1が積込工程中であり 、 かつバケッ ト絶対角度 0 3匕が作業対象物 4を開放状態とする角度閾値丁 _ 0 3匕より小さい場合に作業指示があった場合は、 積込作業の終了 （最 \¥02020/175198 18 卩（：171?2020/005894
後の積込サイクルにおける積込工程が実施される状況） であると判断できる 〇 ステップ 3 1 1 6で積込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1かつバケッ ト角度 0 3匕 が閾値丁 _ 0 3匕より小さい場合は、 コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は、 積込作業の終了であると判定し、 ステップ 3 1 1 7に進む。
[0054] ステップ 3 1 1 7で、 コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は積載中 フラグ 丨 を〇 とすることで積込作業が終了したと判定した後、 コン トローラ 2 1 （出力情報生成部 5 2） は外部通信機 4 2を介して積載量 IV! I 〇 1 3 I を送信し （ステップ 3 1 1 8） 、 コントローラ 2 1 （積載量演算部 5 1） は積載量
Figure imgf000020_0001
をリセッ トし （ステップ3 1 1 9） 、 ステップ
3 1 0 0に処理を戻す。 なお、 ステップ 3 1 1 6で条件を満たしていなかつ た場合はステップ 3 1 0 0に処理を戻す。
[0055] 図 8は本発明の作業機械の出力装置の 1つであるモニタ 2 3の出力画面を 示す外観図で、 図 8の上部に示した画面は積込作業が開始されたと判定され た時 （すなわち、 図 4巳のステップ 3 1 1 5で積載中フラグ 丨 が〇1\1に 設定されたとき） の出力画面で、 図 8下部に示した画面は積込作業が終了し たと判定された時 （すなわち、 図 4巳のステップ 3 1 1 7で積載中フラグ I が〇 に設定されたとき） の出力画面である。 図 8を用いて出力情報 生成部 5 2の出力、 および運搬荷重の計測結果に係る表示内容について説明 する。
[0056] 図 8に示すようにモニタ 2 3の画面上には、 コントローラ 2 1内の記憶装 置に記憶された運搬機械 2の目標積載量 （1< 9） が表示される目標積載量表 示部 9 0と、 積載量演算部 5 1から出力される運搬機械 2への積載量 IV! I 〇 1 3 Iが表示される積載量表示部 9 1 と、 積載量演算部 5 1から出力される 積載量 IV! I 0 1 3 1 と目標積載量の差分である残り積載量が表示される残り 積載量表示部 9 2と、 荷重演算部 5 0から出力される運搬荷重 1\/1が表示され る運搬荷重表示部 9 3と、 積載期間判定部 5 4から出力される積載期間判定 に基づく注意喚起表示が表示される注意喚起表示部 9 4とが配置されている 。 出力情報生成部 5 2はこれら各部 9 0— 9 4の表示 （数値と文字列） をコ \¥02020/175198 19 卩（：171?2020/005894
ントローラ 2 1の演算結果や記憶情報に基づいて所定周期で更新している。 なお、 図 4巳のフローではステップ 3 1 1 8で積載量 IV! I 0 1 3 1 を外部端 末に送信した直後に積載量 IV! I 〇 1 3 1 をゼロリセッ トしているが、 モニタ 2 3の画面上の積載量をゼロリセッ トするタイミングは図 4巳のフローと異 ならせても良い。 そのため、 図 8の下部の画面における積載量表示部 9 2の 積載量はゼロとなっていない。
[0057] 出力情報生成部 5 2は、 図 8の上部の画面に示すように積込作業が開始さ れた場合は積込作業の開始を喚起し、 運搬機械 2に過剰に積載する過積載を 防ぐように注意喚起表示を表示する。 また、 出力情報生成部 5 2は、 図 8の 下部の画面に示すように、 積込作業が終了した場合は積込作業の終了を喚起 し、 次の積込作業に移行するように促す文字列を注意喚起表示部 9 4に表示 する。
[0058] 一動作 ·効果一
上記のように構成した油圧ショベル 1 において積込作業が開始されると、 コントローラ 2 1は、 最初の積込サイクルの掘削工程のタイミングでステッ プ3 1 0 0において丫巳 3と判定し、 掘削フラグを〇1\1にし （ステップ 3 1 0 1） 、 運搬荷重 IV!をゼロリセッ トする （ステップ 3 1 0 2） 。 続いてコン トローラ 2 1は、 最初の積込サイクルの運搬工程のタイミングでステップ 3 1 0 3において丫巳 3と判定し、 運搬フラグを〇1\1にし （ステップ 3 1 0 4 ） 、 運搬工程を開始した時刻からの経過時間 Iの計測を行う。 時間 Iが閾値丁
Figure imgf000021_0001
に達するまでの間、 コントローラ 2 1は瞬時荷重 IV! I を繰り返し演算し （ステップ 3 1 0 7） 、 時間 I 丨が閾値丁 11 _ 1 丨 に 達したら、 瞬時荷重 IV! Iの平均値を演算してそれを運搬荷重 IV!とする （ステ ップ 3 1 0 8） 。 このとき油圧ショベル 1は図 7の （3） に示すようにバケ ッ ト 1 5の開口を略水平に保持した状態で運搬機械 2の到着を待っているた め、 コントローラ 2 1はステップ 3 1 0 9において N 0と判定してステップ 3 1 1 3に処理を進める。
[0059] その後、 油圧ショベル 1のオペレータは運搬機械 2の到着に合わせてホー \¥02020/175198 20 卩（：171?2020/005894
ン 4 1 を鳴らして停止の合図 （作業指示） を出力する。 ホーン 4 1 による作 業指示を検出されるとコントローラ 2 1はステップ 3 1 1 3からステップ 3 1 1 4に処理を進め、 ステップ 3 1 1 4において丫巳 3と判定して積載中フ ラグを〇1\!にする （ステップ 3 1 1 5） 。 油圧ショベル 1がバケッ ト 1 5の ダンプ操作をして運搬機械 2の荷台に対する作業対象物の積み込み （すなわ ち、 最初の積込サイクルの積込工程） を開始すると、 コントローラ 2 1はス テップ3 1 0 9において丫巳 3と判定し、 積込フラグ 丨 〇 3 を〇1\1にす る （ステップ 3 1 1 0） 。 続くステップ 3 1 1 1の判定では積載中フラグ I は〇 1\1であるためステップ 3 1 1 2に進み、 ステップ 3 1 0 8で演算し た運搬荷重
Figure imgf000022_0001
（=ゼロ） に積算される。
[0060] 以後は、 運搬機械 2の荷台が一杯になるまで複数の積込サイクルが油圧シ ョベル 1 によって実行される。 その際、 コントローラ 2 1は各運搬工程で運 搬荷重 !\/!を演算するとともに （ステップ 3 1 0 8） 、 各積込工程で運搬荷重 IV!を積算して積載量 IV! 1 0 1 3 1 を演算する。
[0061 ] その後、 図 7の （匕） に示すように最後の積込サイクルの積込工程によっ て運搬機械 2の荷台を作業対象物 4で一杯にしたら、 油圧ショベル 1のオペ レータはホーン 4 1 を鳴らして運搬機械に対する発進の合図 （作業指示） を 出力する。 この作業指示を検出したコントローラ 2 1はステップ 3 1 1 3か らステップ 3 1 1 4に処理を進めるが、 最初の積込サイクルと異なり運搬フ ラグ 。 「ソが〇 なのでステップ 3 1 1 6に処理を進める。 ステップ 3 1 1 6では、 積込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1でバケッ ト絶対角度 0 3匕が閾値 より小さいためステップ 3 1 1 7に進む。 これによりコントローラ 2 1は積 載中フラグを〇 に設定し （ステップ 3 1 1 7） 、 積載量 IV! I 〇 I 3 丨 を 外部端末に送信し （ステップ 3 1 1 8） 、 積載量 IV! 〇 8 I をゼロリセッ 卜し （ステップ 3 1 1 9） 、 次の運搬機械 2に対する積込作業に移行する。
[0062] 以上のように本実施形態では、 ステップ3 1 1 4で、 油圧ショベル 1から 運搬機械 2への作業指示が出力された時における積込サイクルの工程とフロ ント作業装置 1 2の動作状態とを対比することで、 1台の運搬機械 2に対す \¥02020/175198 21 卩（：171?2020/005894
る積込作業の開始と終了を容易に判定でき、 積込作業の開始と終了の間のみ 運搬荷重 11/1を積算するので積載量を正確に演算することができる。
[0063] なお、 図 4巳のステップ 3 1 1 4において、 積込作業の開始タイミングの 判定精度を向上するために、 バケッ ト絶対角度 0 3匕の大きさに加えて運搬 フラグ 〇 「 Vが〇1\1か否かも考慮したが、 運搬フラグ 〇
Figure imgf000023_0001
を考慮対象 から除外してバケッ ト絶対角度 0 3匕のみで判定しても良い。 同様に図 4巳 のステップ 3 1 1 6についても積込フラグ 丨 〇 3 を考慮対象から除外し ても良い。
[0064] また、 図 4巳のステップ 3 1 1 8では、 積載量 IV! I 〇 I 3 I を外部端末に 送信したが、 外部端末の送信に代えてコントローラ 2 1内の記憶装置や油圧 ショベル 1 に搭載された他の記憶装置に積載量 IV! 1 0 1 3 1 を記憶するに留 め、 外部端末への送信は省略してもよい。
[0065] <変形例 1 >
ところで、 図 4巳のステップ 3 1 1 4乃至ステップ 3 1 1 9で示した積込 作業の開始と終了の判定方法は前述した方法に限定されるものではなく、 異 なる形式で実施されていても良い。
[0066] 本変形例では、 コントローラ 2 1は、 作業指示が検出された積込サイクル の運搬工程において上部旋回体 1 1が停止した場合には 1台の運搬機械 2に 対する積込作業における最初の積込工程が行われた （積込作業が開始した） と判定し、 作業指示が検出された積込サイクルの運搬工程において上部旋回 体 1 1が停止しなかった場合 （すなわち上部旋回体 1 1が旋回している場合 ） には 1台の運搬機械 2に対する積込作業における最後の積込工程が行われ た （積込作業が終了した） と判定する。 以下、 この場合の詳細について説明 する。
[0067] 図 9 及び図 9巳は、 本変形例において、 運搬工程中の油圧ショベル 1の 停止期間を計測して積込作業の開始と終了の判定を行う方法を示すフローチ ヤートである。 図 9八及び図 9巳を用いて、 積込作業の開始と終了の判定方 法について説明する。 図 9八のフローチヤートは図 4八におけるステップ 3 \¥02020/175198 22 卩（：171?2020/005894
1 0 5とステップ3 1 0 6の間に揷入され、 図 9巳のフローチヤートは図 4 巳におけるステップ 3 1 1 4乃至ステップ 3 1 1 9に代替するものである。
[0068] 図 4八のステップ 3 1 0 5にて運搬フラグ 〇 「ソが〇1\1であったと確認 された場合、 コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は図 9八のステップ 3 1 2 0において、 旋回角速度センサ 2 7によって計測される上部旋回体 1 1の角速度 £〇が速度閾値丁 II £0 3 1： 〇 より小さく、 かつバケッ ト角度 0 3匕が角度閾値丁
Figure imgf000024_0001
3匕より大きいか否かを判定する。 条件に該当する 場合は、 コントローラ 2 1は、 ステップ 3 1 2 1 においてメモリに保持され ているカウント〇 3 I 〇 に 1 を加算した後、 処理を図 4八のステップ 3 1 0 6に戻す。 条件に該当しなかった場合は、 何もせず処理を図 4八のステッ プ3 1 0 6に戻す。 その後、 図 4八及び図 4巳の処理ステップ 3 1 0 6乃至 ステップ 3 1 1 3を実施する。
[0069] 次に、 図 4巳のステップ 3 1 1 3においてホーンスイッチ 4 0から運搬機 械 2へ作業指示があったと判定された場合、 コントローラ 2 1は、 図 9巳の ステップ3 1 2 2でステップ3 1 2 1 により演算されたカウント〇 3 〇 が閾値丁 〇 3 I 〇 より大きいか否かを判定する。 閾値丁 〇 3 1 〇 として例えば 1 を設定できる。
[0070] 油圧ショベル 1は通常、 積込作業の効率を上げるため、 掘削工程後は直ち に運搬工程へと移行し、 さらに運搬工程中に入力した上部旋回体 1 1の旋回 を停止することなく積込工程へと移行する。 カウント〇 3 I 〇 が閾値丁 _〇 3 1 〇 （例えば 1） より大きいということは、 運搬工程中に油圧ショ ベル 1が上部旋回体 1 1の旋回を止め、 積込工程に移行することなく運搬機 械 2の入場を待機していたと判断できる。
[0071 ] そこで、 ステップ 3 1 2 2の条件に該当する場合は、 コントローラ 2 1は 積込作業が開始されたとしてステップ 3 1 1 5に処理を進め、 そうでない場 合は積込作業が終了されたとしてステップ 3 1 1 7に処理を進める。
[0072] なお、 メモリに保持されているカウンタ〇 3 1: 〇 は、 図 4八のステップ
3 1 0 2における運搬荷重 IV!を〇にリセッ トすると同時に〇にリセッ トする \¥02020/175198 23 卩（：171?2020/005894
[0073] なお、 上述の掘削工程中における停止判定は上部旋回体 1 1の旋回速度の みに限定されるものではなく、 旋回に起因するバケッ ト 1 5の回動速度や、 操作レバー 2 2による旋回操作量の積分値などを用いても良いことは明白で ある。
[0074] ＜変形例 2＞
本変形例では、 コントローラ 2 1は、 作業指示が検出された積込サイクル の積込工程におけるバケッ ト爪先の高さ 1~1匕 の最下点 「 6 V 1~1匕 1＜が所 定の高さ閾値丁 H _ H匕 1＜より小さい場合には最初の積込工程が行われた （ 積込作業が開始した） と判定し、 作業指示が検出された積込サイクルの積込 工程におけるバケッ ト爪先の高さの最下点 「 6▽ ! !匕 1＜が高さ閾値丁1~1 _ 1~1匕 1＜より大きい場合には最後の積込工程が行われた （積込作業が終了した ） と判定する。
[0075] 図 1 0は積込工程中の油圧ショベル 1のバケッ ト爪先の高さを計測して積 込作業の開始と終了の判定を行う方法を示すフローチャートであり、 図 1 1 は積込作業の開始と終了の判定に用いるモデルを示す油圧ショベル 1 と運搬 機械 2の側面図である。 図 1 0および図 1 1 を用いて、 積込作業の開始と終 了の判定方法について説明する。
[0076] 図 1 0のフローチャートは図 4巳におけるステップ 3 1 1 3乃至ステップ
3 1 1 9を代替するものである。 図 4巳のステップ 3 1 0 9またはステップ 3 1 1 2にて積込工程の開始確認が終了した後、 コントローラ 2 1 （積載期 間判定部 5 4） はステップ 3 1 3 0で積込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1、 かつ水 平面に対するバケッ ト絶対角度 0 3匕が予めメモリに記録されている閾値丁 _ 0 3 6 1 〇 3 より大きいか否かを判定する。 図 1 1 に示すように閾 値丁 _ 0 3 13 _丨 0 3 は、 運搬機械 2の上で作業対象物 4を開放するよ うにバケッ ト 1 5を動作させる際の動作完了より僅かに大きい値としている ので、 ステップ 3 1 3 0による判定では作業対象物 4を開放する動作を開始 してから終了するまでの期間を抽出している。 条件に合致しない場合は処理 \¥02020/175198 24 卩（：171?2020/005894
をステップ 3 1 1 3までスキップし、 条件に合致する場合は処理をステップ 3 1 3 1 に進める。
[0077] ステップ 3 1 3 1では、 コントローラ 2 1はバケッ ト爪先の高さ 1~1匕 を 演算する。 1~1匕 はコントローラ 2 1のメモリに予め記録されている油圧シ ョベル 1 とフロント作業装置 1 2の寸法、 およびブーム角度センサ 2 4、 ア —ム角度センサ 2 5、 バケッ ト角度センサ 2 6の信号を用いて演算し、 下部 走行体 1 0の底面を 0、 油圧ショベル 1の上部方向を正とする。
[0078] ステップ 3 1 3 1で 1~1匕 を演算した後、 ステップ 3 1 3 2ではコントロ —ラ 2 1は 1~1匕 が後述するステップ 3 1 3 3でメモリに保持されている 「 6 V 1~1匕 1＜より小さいか否かを判定する。 9 r e ^/ H b 1＜には高さ閾値よ りも大きい初期値 （本実施形態では〇） が決められている。
Figure imgf000026_0001
V 1~1匕 1＜よりも大きい場合は処理をステップ 3 1 1 3までスキップし、 小さ い場合はステップ 3 1 3 3にてメモリに保持している
Figure imgf000026_0002
1＜にて上書きし、 処理をステップ 3 1 1 3に進める。 このステップ 3 1 3 2 およびステップ 3 1 3 3の処理では、 図 1 2に示すように、 積込工程におい て作業対象物 4を開放する動作 （バケッ トダンプ動作） を開始してから終了 するまでの期間におけるバケッ ト 1 5の爪先高さ 1~1匕 1＜の最下点を抽出する ことが行われている。
[0079] ステップ 3 1 1 3では、 コントローラ 2 1はホーンスイッチ 4 0から運搬 機械 2へ作業指示 II〇 「 があったか否かを判定する。 作業指示があった 場合はステップ3 1 3 4で作業指示があったことを保持する指示保持フラグ 丁 6〇1 〇 r nを〇 に設定し、 そうでない場合は処理を 3 1 3 5に進 める。
[0080] ステップ 3 1 3 5ではコントローラ 2 1は指示保持フラグ丁
Figure imgf000026_0003
「 nが〇1\1か否かを判定し、 〇1\1となっていない場合は処理をステップ 3 1 0 0までスキップさせ、 〇 !\1である場合は処理をステップ 3 1 3 6に進める
[0081 ] ステップ 3 1 3 6ではコントローラ 2 1は水平面に対するバケツ ト絶対角 \¥02020/175198 25 卩（：171?2020/005894
度 0 8匕が予めメモリに記録されている閾値丁 11 _ 6 a b _ I 〇 8〇1より大 きいか否かを判定する。 すなわち、 作業対象物 4を開放する動作を終了して いるか否かを判定する。 条件に該当しない場合は処理をステップ 3 1 0 0ま でスキップさせ、 該当する場合は処理をステップ 3 1 3 7に進める。
[0082] ステップ3 1 3 7では、 コントローラ 2 1は積込工程中にメモリに保持さ れた 「 6 V 1~1匕 1＜が予めメモリに記録されている高さ閾値丁 _ 1~1匕 1＜よ り小さいか否かを判定する。 図 1 1の （3） に示すように、 積込作業の開始 時 （最初の積込工程） は運搬機械 2に作業対象物 4が入っておらず、 油圧シ ョベル 1は作業対象物 4の落下による運搬機械 2へのダメージが小さくなる ように、 なるべく低い位置から作業対象物 4を開放する。 一方で図 1 1の （ 匕） に示すように、 積込作業の終了時 （最後の積込工程） は運搬機械 2に作 業対象物 4が入っているため、 油圧ショベル 1は積込作業の開始時よりも高 い位置から作業対象物 4を開放する。 そのため、 積込工程中のバケッ ト爪先 高さ 1~1匕 1＜の最下点である 「 6 V 1~1匕 1＜は、 積込作業の最初と最後で大き さが異なる。
[0083] ステップ 3 1 3 7で 「 6 V 1~1匕 1＜が閾値丁 1~1匕 1＜より小さい、 すな わち積込作業の開始と判定した場合は処理をステップ 3 1 1 5に進め、 積載 中フラグ
Figure imgf000027_0001
ステップ3 1 1 2を実行し積載量 IV! 1: 〇 3 I に運搬荷重 IV!を加算し、 処理をステップ 3 1 3 8に進める。 なお、 ステ ップ 3 1 3 5とステップ 3 1 3 6の処理により積載中フラグ 丨 が〇1\1と なるタイミングが遅れ、 最初の積込工程における図 4巳のステップ 3 1 1 1 が実施されないことに対して補償するために、 ステップ 3 1 1 5の後にステ ップ 3 1 1 2を実施している。
[0084] —方、 ステップ
Figure imgf000027_0002
1~1匕 1＜より大きい 、 すなわち積込作業の終了と判定した場合は、 処理をステップ 3 1 1 7に進 め、 積載中フラグ I を〇 に設定し、 続いてステップ 3 1 1 8で積載 量 IV! 1: 〇 8 Iの送信、 ステップ 3 1
Figure imgf000027_0003
にリセ ッ トし、 処理をステップ 3 1 3 8に進める。 [0085] ステップ S 1 38では、 コントローラ 2 1は、 指示保持フラグ T e m p F h o r nを〇 F Fに設定するとともに P r e v H b kを初期値 （=〇） にリ セッ トし、 処理をステップ S 1 00に戻す。
[0086] ＜第 2実施形態＞
第 1実施形態では、 運搬機械 2を停止する作業指示 （ホーン 4 1） は運搬 工程で出力され、 運搬機械 2を発進する作業指令は積込工程で出力されたが 、 油圧ショベル 1のオペレータによっては、 運搬機械 2を停止する作業指示 を運搬工程の後に続く積込工程で出力し、 運搬機械 2を発進する作業指令を 積込工程の前の運搬工程で出力することがある。 このような場合にも積載量 が正確に演算されるようにする必要がある。
[0087] （1） そこで本実施形態のコントローラ 2 1は、 作業指示を第 1積込サイ クルの運搬工程で検出し、 第 1積込サイクルの 1サイクル前の第 2積込サイ クルまでの積載量 M t o t a lが積載閾値 T h M t o t a l より小さい場 合、 または、 作業指示を第 1積込サイクルの運搬工程で検出し、 第 1積込サ イクルの運搬工程の開始から作業指示の検出時までの経過時間 t c r yが第 1時間閾値 T h t c r yより大きい場合、 第 1積込サイクルの運搬工程が 最初の積込工程であると判定する （後述の図 1 2のステップ S 1 42からス テップ S 1 49へのルート） 。
[0088] （2） また、 本実施形態のコントローラ 2 1は、 作業指示を第 1積込サイ クルの運搬工程で検出し、 第 1積込サイクルの 1サイクル前の第 2積込サイ クルまでの積載量 M t o t a lが積載閾値 T h M t 〇 t a I以上の場合、 かつ、 作業指示を第 1積込サイクルの運搬工程で検出し、 第 1積込サイクル の運搬工程の開始から作業指示の検出時までの経過時間 t c r yが第 1時間 閾値 T h t c r y以下の場合、 第 1積込サイクルの運搬工程で演算された 運搬荷重 Mを第 1積込サイクルの積込工程において第 2積込サイクルまでの 積載量 M t o t a l に積算して運搬機械の積載量 M t o t a l を演算する （ 後述の図 1 2のステップ S 1 42からステップ S 1 43、 S 1 44へのルー 卜） 。 \¥02020/175198 27 卩（：171?2020/005894
[0089] ( 3 ) また、 本実施形態のコントローラ 2 1は、 作業指示を第 3積込サイ クルの積込工程で検出し、 第 3積込サイクルの運搬工程で演算された運搬荷 重1\/1が荷重閾値丁 _1\/1より大きい場合、 または、 作業指示を第 3積込サイ クルの積込工程で検出し、 第 3積込サイクルの 1サイクル前の第 4積込サイ クルの積込工程の開始から第 3積込サイクルの積込工程の開始までの経過時
Figure imgf000029_0001
イクルの積込工程が最後の積込工程であると判定する (後述の図 1 2のステ ップ 3 1 4 7からステップ 3 1 5 0へのルート) 。 ただし、 積載閾値丁 — M t 〇 t a \ は荷重閾値丁 — IV!より大きく、 第 1時間閾値丁 — I 〇 「ソ は第 2時間閾値丁 — 1 I 〇 3 より小さい。
[0090] ( 4 ) また、 本実施形態のコントローラ 2 1は、 作業指示を第 3積込サイ クルの積込工程で検出し、 第 3積込サイクルの運搬工程で演算された運搬荷
Figure imgf000029_0002
以下の場合、 または、 作業指示を第 3積込サイクル の積込工程で検出し、 第 3積込サイクルの 1サイクル前の第 4積込サイクル の積込工程の開始から第 3積込サイクルの積込工程の開始までの経過時間丁 I 〇 3 が第 2時間閾値丁
Figure imgf000029_0003
丨 〇 3 以上の場合、 第 3積込サイクルの 運搬工程で演算された運搬荷重
Figure imgf000029_0004
3 I に積算して運搬機械 2の積載量 IV! 1 0 1 3 1 を演算する (後述の図 1 2 のステツプ3 1 4 7からステツプ3 1 4 8、 3 1 4 9へのルート) 。
[0091 ] 以下、 上記 ( 1 ) _ ( 4 ) の制御を実現するためのコントローラ 2 1の構 成の詳細について説明する。
[0092] 図 1 2はコントローラ 2 1が、 積込作業内の各工程の実施時刻と積載量を 用いて積込作業の開始と終了の判定を行う方法を示すフローチヤートであり 、 図 1 3は油圧ショベル 1 による積込作業中に演算した運搬荷重と積載量と 運搬フラグ 〇 「ソと積込フラグ I 〇 3 の演算結果を示すグラフである 。 なお、 図 1 3のグラフの横軸は時間、 縦軸は荷重 IV!と積載量 IV! I 0 1 3 1 の大きさを示しており、 運搬荷重 IV!を細線、 積載量 IV! 1 0 1 3 1 を太線で示 している。 また、 グラフ中の縦破線に、 積込フラグ I 0 3 、 および運搬 \¥02020/175198 28 卩（：171?2020/005894
フラグ 〇 「ソが〇 1\1となった時刻を示している。 なお、 図 1 3上段は先の 実施形態における 1回の積込作業における運搬荷重 IV!と積載量 IV! 1 0 1 3 1 の推移を示し、 図 1 3中段は積込作業の開始において積込工程 （積込 1） が 作業指示 （作業指示 2） より早く実施され、 さらに積込作業の終了において 作業指示 （作業指示 3） が積込工程 （積込 4） より早く実施されたために積
Figure imgf000030_0001
している状態を示しており、 図 1 3下段は本実施形 態により図 1 3中段にて発生する積載量 IV! 1 0 1 3 1の不足が補正された状 態を示している。 図 1 2、 および図 1 3を用いて、 積込作業の開始と終了の 判定方法について説明する。
[0093] 図 1 2のフローチヤートは図 4巳におけるステップ 3 1 1 4乃至ステップ
3 1 1 9を代替するものである。 なお、 コントローラ 2 1は、 ステップ 3 1 0 3、 およびステップ 3 1 0 9において各フラグの処理を実施した時刻を記 録しメモリに保持しているものとする。
[0094] 図 4巳のステップ 3 1 1 3で運搬機械 2への作業指示があった場合に、 コ ントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は、 ステップ 3 1 4 0において運搬 フラグ 〇 「ソが〇 1\1であるか否かを判定する。 運搬フラグ 〇 「ソが〇 である場合は処理をステップ 3 1 4 1 に進め、 そうでない場合は処理をステ ップ 3 1 4 5に進める。
[0095] ステップ 3 1 4 1では、 コントローラ 2 1は、 バケッ ト絶対角度 0 3 13が 、 予めメモリに記録されている閾値丁 _ 0 3匕より大きいか否かを判定す る。 水平面に対するバケッ ト絶対角度 0 3匕が閾値丁 _ 0 3匕より大きい 場合は処理をステップ 3 1 4 2に進め、 そうでない場合は処理をステップ 3 1 5 4に進める。
[0096] ところで、 ステップ 3 1 4 0とステップ 3 1 4 1では、 図 4巳におけるス テップ3 1 1 4と同様に作業指示が出力された時の状態とバケッ ト 1 5の姿 勢から積込作業の開始であるか否かを判定している。 図 1 3上段の作業指示 2に示すように積込作業の開始時は、 油圧シヨベル 1が掘削工程中に運搬機 械 2が進入してくるのを待機しており、 運搬機械 2に作業指示として停止の 合図を出力した後に積込工程を開始する。 そのため、 コントローラ 2 1 （積 載期間判定部 54） は運搬 1 を判定して運搬フラグ F c r yが ONの状態で 、 かつ水平面に対するバケッ ト絶対角度 0 a bが閾値 T h 0 a bより大き い状態で作業指示 2が入力されているので、 積込作業の開始と判定する。
[0097] —課題 1 _
ところで、 作業現場によっては積込作業の終了時において、 運搬機械 2の 操作者が作業指示に気付いてから運搬機械 2を発進させるまでに要する時間 を見越し、 油圧ショベル 1の操作者が積込工程を開始する前、 すなわち運搬 工程中に作業指示を出力することがある。 その場合、 図 1 3中段の作業指示 3に示すように、 積込 4を判定して積込フラグ F 丨 〇 a dが ONとなる前に 作業指示 3が入力されるので、 図 4 Bにおけるステップ S 1 1 4の処理では 、 積載中フラグが ONとなり、 実際は積込作業の終了であるにも関わらず積 込作業の開始と誤って判定されてしまう。
[0098] _対応 1 _
そこで、 本実施形態におけるコントローラ 2 1 （積載期間判定部 54） は 、 ステップ S 1 42で積載量 M t o t a lが予めコントローラ 2 1内のメモ リに記録されている閾値 T h M t 〇 t a I より小さい、 または運搬フラグ F c r yが〇 Nとなってから経過した時間 t c r yが予めメモリに記録され ている閾値 T h_t c r yより大きいか否かを判定する。 図 1 3下段の作業 指示 3に示すように、 積載量 M t o t a lが閾値 T h M t 〇 t I aより大 きく、 かつ運搬 4が判定され運搬フラグ F c r yが ONとなってから作業指 示 3が出力されるまでに経過した時間 t c r yが閾値 T h_t c r yより短 い場合は、 積込作業の最後において積込工程を実施する前に作業指示が出さ れたと判定する。
[0099] ステップ S 1 42の条件に該当しない、 すなわち積込作業の最後において 積込工程を実施する前に作業指示が出されたと判定された場合は、 コントロ —ラ 2 1 （積載期間判定部 54） は処理をステップ S 1 43で積込フラグ F I 〇 a dが〇 Nと設定されるまで待機する。 すなわち、 ステップ S 1 43に \¥02020/175198 30 卩（：171?2020/005894
おいて図 4八におけるステップ 3 1 0 8の判定を繰返し実施し、 判定条件を 満たさない限りステップ 3 1 0 8の判定を繰り返し実行し、 判定条件に達し た場合に積込フラグ 丨 〇 3 を〇1\1と設定して、 処理をステップ 3 1 4 4 に進める。 積載量演算部 5 1はステップ 3 1 4 4で、 積載量 IV! I 〇 I 3 I に 運搬荷重値 IV!を積算してステップ 3 1 5 1 に処理を進める。
[0100] コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は、 ステップ 3 1 4 2において 条件に該当した場合は、 積込作業の開始であるとして処理をステップ 3 1 4 9に進め、 図 4巳のステップ 3 1 1 5の処理と同様に積載中フラグを〇 1\1に して処理をステップ 3 1 0 0に戻す。
[0101 ] コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は、 ステップ 3 1 4 0で運搬フ ラグ 〇 「ソが〇 であった場合、 処理をステップ 3 1 4 5に進め、 ステ ップ 3 1 4 5において積込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1であるか否かを判定する 。 積込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1である場合はステップ 3 1 4 6に処理を進め 、 そうでない場合は処理をステップ 3 1 4 4に進める。
[0102] ステップ 3 1 4 6では、 コントローラ 2 1 （積載期間判定部 5 4） は、 水 平面に対するバケッ ト絶対角度 0 3 13が、 予めメモリに記録されている閾値 丁
Figure imgf000032_0001
3匕より小さいか否かを判定する。 水平面に対するバケッ ト絶対角 度 0 3匕が閾値丁 _ 0 3匕より小さい場合はステップ 3 1 4 7に進み、 そ うでない場合は処理をステップ 3 1 5 4に進める。
[0103] ステップ 3 1 4 5とステップ 3 1 4 6では、 図 4巳におけるステップ 3 1
1 6と同様に作業指示が出力された時の状態とバケッ ト 1 5の姿勢から積込 作業の終了であるか否かを判定している。 図 1 3上段の作業指示 3に示すよ うに積込作業の終了時は、 油圧ショベル 1が積込工程を開始した後に、 運搬 機械 2に作業指示として発進の合図を出力し、 積込作業を完了する。 そのた め、 積載期間判定部 5 4は積込 4を判定して積込工程中であることを示す積 込フラグ 丨 〇 3 が〇1\1の状態、 かつ水平面に対するバケッ ト絶対角度 0 3匕が閾値丁 _ 0 3匕より小さい状態で作業指示 3が入力されるので、 積 込作業の終了と判定する。 [0104] —課題 2—
ところで、 作業現場によっては積込作業の開始時において、 油圧ショベル 1が運搬機械 2を待機している時間を少しでも削減するために、 運搬機械 2 が移動している最中に積込作業を開始する、 すなわち積込工程中に作業指示 を出力することがある。 その場合、 図 1 3中段の作業指示 2に示すように、 積込 1 を判定して積込フラグ F 丨 〇 a dが ONとなった後に作業指示 2が入 力されるので、 図 4 Bにおけるステップ S 1 1 5の処理では、 積載中フラグ F I wが O F Fとなり、 実際は積込作業の開始であるにも関わらず積込作業 の終了と誤って判定されてしまう。
[0105] —対応 2—
そこで、 本実施形態におけるコントローラ 2 1 （積載期間判定部 54） は 、 ステップ S 1 47で積載量 M t o t a lが予めメモリに記録されている閾 値 T h_Mより大きい、 または前回積込フラグ F 丨 〇 a dが ONとなってか ら今回の積込フラグ F 丨 〇 a dが〇 Nとなるまでに経過した時間 t l o a d が予めメモリに記録されている閾値 T h_t 丨 〇 a dより小さいか否かを判 定する。 図 1 3下段の作業指示 2に示すように、 積載量 M t 〇 t a Iが閾値 T h Mより小さく、 かつ前回積込 4を判定し積込フラグ F 丨 o a d#〇N となった後、 積込 1 を判定し再度積込フラグ F 丨 〇 a dが ONとなるまでに 経過した時間 t 丨 〇 a dが長い場合は、 積込作業の最初において、 積込工程 が開始された後に作業指示が出されたと判定する。
[0106] ステップ S 1 47の条件に該当しない場合、 すなわち積込作業の最初にお いて、 積込工程が開始された後に作業指示が出されたと判定した場合は、 コ ントローラ 2 1 （積載期間判定部 54） は処理をステップ S 1 48に進める 。 ステップ S 1 48ではコントローラ 2 1 （積載量演算部 5 1） は積載量 M t o t a l に運搬荷重値 Mを加算しステップ S 1 49に処理を進める。
[0107] コントローラ 2 1 （積載期間判定部 54） は、 ステップ S 1 47において 条件に該当し場合は、 積込作業の終了であるとして処理をステップ S 1 50 に進め、 図 4 Bの処理と同様に積載中フラグ F 丨 wを〇 F Fにした後、 ステ \¥02020/175198 32 卩（：171?2020/005894
ップ 3 1 5 1で、 出力情報生成部 5 2と外部通信機 4 2を介して積載量 IV! I 〇 8 I を送信するように指示を出力する。 ステップ 3 1 5 1の後、 ステッ プ3 1 5 2で積載量演算部 5 1 に積載量 IV! I 〇 I 3 丨 をリセッ トするように 指示を出力して、 ステップ 3 1 0 0に処理を戻す。
[0108] ステップ 3 1 5 3に処理が進んだ場合は、 警告および積載中フラグを〇 、 または〇 のどちらに設定するかを確認する画面をモニタ 2 3に出力す る。 ステップ 3 1 4 0乃至ステップ 3 1 4 2、 およびステップ 3 1 4 5乃至 ステップ 3 1 4 7における判定で、 積込作業の開始または終了以外のタイミ ングで作業指示が出力されたものと判定し、 油圧ショベル 1の操作者に判断 を委ねることで、 誤判定により積載量が誤って演算されることが防止できる
[0109] なお、 時間の閾値である閾値丁
Figure imgf000034_0001
丨 〇 3 は、 油圧ショベル 1が行う
1回の掘削工程、 掘削工程、 積込工程、 リーチング作業に要する平均的な時 間以上となる範囲の中で、 運搬機械 2に対する待機の有無を判定できる任意 の値を設定する。 閾値丁
Figure imgf000034_0002
油圧ショベル 1が行う掘削工程の 平均的な時間以上の範囲の中で、 運搬機械 2に対する待機の有無を判定でき る任意の値を設定する。 また、 運搬荷重の閾値である運搬閾値丁
Figure imgf000034_0003
は、 油圧ショベル 1が 1回の積込工程で運搬機械 2に積載する平均的な積載量 （ 運搬荷重） 以下となる範囲の中で、 積込作業の開始を判定できる任意の値を 設定する。 積載閾値丁 h
Figure imgf000034_0004
油圧ショベル 1が 1回の積込エ 程で運搬機械 2に積載する平均的な積載量以上から油圧ショベル 1が 1回の 積込作業において運搬機械 2に積載する平均的な積載量以下となる範囲の中 で、 積込作業の終了を判定できる任意の値を設定する。 このように積込作業 における各作業の開始時刻による判定を行うことにより、 作業指示が出力さ れるタイミングが早い、 または遅い現場においても、 積込作業の開始と終了 の判定を容易に行い、 積載量を正確に演算することができる。
[01 10] 以上のように積込作業の開始と終了の判定は、 バケッ ト 1 5の水平面に対 する絶対角度 0匕 !＜のみによって判定されなくてもよく、 油圧ショベル 1の 姿勢や動作状態、 各作業の開始時刻など、 他の条件を用いたり、 条件を組み 合わせたりするように構成されていてもよい。
[01 1 1 ] ＜第 3実施形態＞
本実施形態では、 油圧ショベル 1の周囲に運搬機械 2が複数台存在する場 合に、 コントローラ 2 1が演算している積載量 M t o t a l をその複数台の 運搬機械 2のどの運搬機械 2の積載量とするかを決定する手順について図 1 4乃至図 1 7を用いて説明する。
[01 12] 本実施形態のコントローラ 2 1は、 複数の運搬機械 2からそれぞれ出力さ れる複数の運搬機械の識別情報と位置情報を受信し、 その受信した複数の運 搬機械の識別情報と位置情報に基づいて、 或る積込作業における最初の積込 工程から最後の積込工程までの間に作業機械から所定の範囲内に最も長く存 在した運搬機械を複数の運搬機械の中から 1台選出し、 その或る積込作業に 関して演算した積載量をその選出された運搬機械のものとして外部端末に出 力している。 以下、 この制御を実現するためのコントローラ 2 1の構成の詳 細について説明する。 なお、 積載量 M t 〇 t a Iの演算は、 第 1実施形態 （ 変形例を含む） 又は第 2実施形態と同様に行われているものとし、 ここでの その説明は省略する。
[01 13] 図 1 4は本実施形態に係るシステム構成を示す概略図である。 この図に示 すコントローラ 2 1は、 第 1実施形態の構成に加えて、 測位情報取得部 5 6 と、 運搬機械情報取得部 5 5と、 運搬機械積載期間推定部 5 7と、 運搬機械 識別部 5 8を備えている。 運搬機械情報取得部 5 5は、 外部通信機 4 2から 複数台の運搬機械 2の識別情報 I D t u c kと位置情報 P t r u c kを取得 する。 測位情報取得部 （受信機） 5 6は、 アンテナ （測位情報取得装置） 4 3で受信された衛星信号に基づいて地理座標系における油圧ショベル 1の位 置 P s h〇 V e I を演算する。 運搬機械積載期間推定部 5 7は、 運搬機械情 報取得部 5 5によって取得された運搬機械 2の位置情報と測位情報取得部 5 6によって演算された油圧ショベル 1の位置情報に基づいて運搬機械 2と油 圧ショベル 1の相対距離 L tを演算し、 その相対距離 L tを用いて運搬機械 の積載期間を推定する。 運搬機械識別部 58は、 積載期間判定部 54が判定 した油圧ショベル 1の積載期間と、 運搬機械積載期間推定部 57が推定した 運搬機械の積載期間を対比させて油圧ショベル 1 により作業対象物 4を積載 された運搬機械 2を識別する。 本実施形態の出力情報生成部 52は運搬機械 識別部 58により判定された運搬機械の識別情報 I D t r u c kと積載量 M t o t a l を同時に出力するように構成されている。
[0114] 図 1 5はコントローラ 2 1内部で実行されるプログラムの処理において、 積込作業の判定と、 運搬機械 2の位置情報に基づいて推定される積載期間を 用いて、 油圧ショベル 1が作業対象物を積載した運搬機械を識別する方法を 示すフローチヤートであり、 図 1 6は、 運搬機械積算期間推定部 57におい て、 運搬機械 2 A乃至 2 Cの積載期間の推定に用いるモデルを示す積込作業 中の油圧ショベル 1 と運搬機械 2 A乃至 2 Cの位置関係を示す上面図であり 、 図 1 7は、 積載期間判定部 54により判定された油圧ショベル 1の積載期 間と、 運搬機械積載期間推定部 57により推定された運搬機械の積載期間を 示すグラフである。 なお、 図 1 7のグラフの横軸は時間を示し、 四角で囲っ た領域は判定、 または推定された積載期間を示しており、 図 1 7の進入、 お よび退場と表示している箇所は推定結果ではなく、 説明のために運搬機械の 動作の区分けを表示している。 また、 グラフ内の最上段は積載期間判定部 5 4によって判定された期間、 2段目は運搬機械積載期間推定部 57によって 推定された運搬機械 2 Aの期間、 3段目は運搬機械積載期間推定部 57によ って推定された運搬機械 2 Bの期間、 4段目は運搬機械積載期間推定部 57 によって推定された運搬機械 2 Cの期間を示している。
[0115] 図 1 5の各ステップはコントローラ 2 1 において予め定められたサンプリ ング周期で実行される。 コントローラ 2 1 (運搬機械積載期間推定部 57) は、 ステップ S 1 60で運搬機械情報取得部 55から複数台の運搬機械 2の 識別情報丨 D t u c kと位置情報 P t r u c k ( I D t u c k) 、 および測 位情報取得部 56から油圧ショベル 1の位置 P s h〇 V e I を取得し、 油圧 ショベル 1 と運搬機械 2の相対距離 L t ( I D t r u c k) を演算する。 な お、 運搬機械 2の位置情報 P t r u c k ( I D t u c k) は各運搬機械 2に 搭載された G N S S受信機で演算されており、 運搬機械 2の識別情報 I D t u c kは例えば各運搬機械 2に搭載されたコントローラ内のメモリに記憶さ れており、 油圧ショベル 1 (コントローラ 2 1 ) はこれらの情報を運搬機械 2から受信することで利用している。
[0116] 続いてステップ S 1 6 1で、 1サンプリング前の相対距離 P r e V L tが 予めメモリに設定されている閾値 T h_L tより大きく、 かつ現在の相対距 離 L tが閾値 T h L tより小さい運搬機械 2が存在するか否かを判定する 。 ここで閾値 T h_L tは図 1 6に示すように油圧ショベル 1の現在位置 P s h o v e I を中心とした円の半径であり、 本実施形態ではこの円の内部に 存在する運搬機械 2の中から積載量 M t 〇 t a I を関連付ける運搬機械 2を 選択する。 ステップ S 1 6 1の上記条件に該当する運搬機械 2があった場合 、 コントローラ 2 1 (運搬機械識別部 58) はステップ S 1 62において、 該当する運搬機械丨 D t r u e kが油圧ショベル 1からの距離が閾値 T h L t以内の円領域に位置していた期間を記憶するための記憶領域 (バッファ 領域) であるバッファ B u f ( I D t r u c k) をメモリ上に確保する。 ス テップ S 1 6 1で該当する運搬機械 2が無い場合は何もせず処理をステップ S 1 63に進める。
[0117] ステップ S 1 63でコントローラ 2 1 (運搬機械積載期間推定部 57) は 、 1サンプリング前の相対距離 L tが予めメモリに設定されている閾値 T h _ L tより大きく、 かつ現在の相対距離 L tが閾値 T h _ L tより小さい運 搬機械 2が存在するか否かを判定する。 該当する運搬機械 2があった場合、 運搬機械識別部 58はステップ S 1 64において、 該当する運搬機械丨 D t r u c kのバッファ B u f ( I D t r u c k) をメモリ上から消去する。 こ れにより相対距離 L tが閾値 T h L t以下の運搬機械 2のバッファ B u f ( I D t r u c k) のみがメモリ上に常に存在することになる。 ステップ S 1 63で該当する運搬機械 2が無い場合は何もせず処理をステップ S 1 65 に進める。 \¥02020/175198 36 卩（：171?2020/005894
[01 18] コントローラ 2 1 （運搬機械情報取得部 5 5） は図 1 6に示すように複数 の運搬機械
Figure imgf000038_0001
（ 1 0 1 リ〇 1＜） を取得し ており、 コントローラ 2 1 （運搬機械積載期間推定部 5 7） は、 予めメモリ に記録されている閾値丁
Figure imgf000038_0002
Iを半径とした円の内部に位置する運搬機械
2を積載中であると推定するため、 運搬機械 2 乃至 2（3は実際に積込作業 中ではなくても、 油圧ショベル 1 に接近することで積載期間中であると推定 され得る。 例えば、 図 1 7に示すように、 運搬機械 2八は、 積載期間判定部 5 4による積載終了 1が判定される段階で、 積込作業を終了し作業現場から 退場し始めるが、 閾値丁 _ !_ Iの範囲外に移動するまでに時間を要するた め、 運搬機械積載期間推定部 5 7がステップ 3 1 6 1 とステップ 3 1 6 3で 行う油圧ショベル 1 と運搬機械 2の相対位置のみによる積載期間の推定では 、 積載期間判定部 5 4による積載開始 2から積載終了 2の間、 すなわち運搬 機械 2巳の積込作業中に運搬機械 の積載終了を推定してしまう。 また、 運 搬機械 2（3は、 積載開始 3が判定される段階で積込作業を開始するが、 積込 作業の開始前に運搬機械積載推定閾値の範囲内に進入しているため、 運搬機 械積載期間推定部 5 7がステップ 3 1 6 1 とステップ 3 1 6 3で行う油圧シ ョベル 1 と運搬機械 2の相対位置のみによる積載期間の推定では、 積載期間 判定部 5 4による積載開始 2から積載終了 2の間、 すなわち運搬機械 2巳の 積込作業中に運搬機械＜3の積載開始を推定してしまう。 このように、 運搬機 械積載期間推定部 5 7がステップ 3 1 6 1 とステップ 3 1 6 3で行う油圧シ ョベル 1 と運搬機械 2の相対位置 「㊀ ㊀ !- !:、 ！_ のみによって推定さ れた積載期間は、 積込作業の開始と終了時刻を精度よく出すことができず、 推定期間に重畳が発生し得る。 そこで本実施形態のコントローラ 2 1では以 下の処理を行っている。
[01 19] コントローラ 2 1 （運搬機械識別部 5 8） は、 ステップ 3 1 6 5で積載中 フラグ 丨 が〇 1\1となっているか否か判定し、 〇1\1となっている場合はス テップ3 1 6 6に進み、 そうでない場合は処理をステップ 3 1 6 9までスキ ップする。 ステップ 3 1 6 6では、 1サンプリング前の積載中フラグ 「 6 V F I wが〇 F F、 かつメモリに確保した B u f ( I D t r u c k) の個数 が 1個であるか否か判定する。 すなわち、 ステップ S 1 65の条件と組み合わ せると、 積載中フラグが〇 F Fから〇 Nに切り替わった瞬間の B u f (丨 D t r u c k) の個数が 1個か否かを判定する。 この条件に該当する場合はステ ップ S 1 67において該当する 丨 D t r u e kを有する運搬機械 2を積載中 と設定する。 ステップ S 1 66では積載期間判定部 54が積込作業を開始し たと判定した瞬間を抽出しているので、 図 1 7の積載開始 1 に示すように、 積載を開始した段階では運搬機械 2 Aのみが積載開始と推定されているため 、 運搬機械 2 Aを積載中であると設定する。 積載作業を開始したタイミング で複数の運搬機械 2が存在する場合 (積載開始 2および積載開始 3における 状態) は後述するステップ S 1 75において説明する。
[0120] ステップ S 1 68では、 コントローラ 2 1内のメモリに確保されている全 ての B u f ( I D t r u c k) に 1 を加算した後、 処理をステップ S 1 69 に進める。
[0121] ステップ S 1 69では、 1サンプリング前の積載中フラグ P r e V F I w が〇 N、 かつ現在の積載中フラグ F 丨 wが〇 F Fとなっているか否か判定す る。 該当する場合、 すなわち積載中フラグが ONから〇 F Fに切り替わった 瞬間が検出されたら処理をステップ S 1 70に進め、 そうでない場合は処理 をステップ S 1 60に戻す。
[0122] ステップ S 1 70では、 複数の B u f ( I D t r u c k) の中で最大値で ある I D t r u c kを抽出する。 すなわち、 或る運搬機械 2に対する積込作 業における最初の積込工程から最後の積込工程までの間に油圧ショベル 1か ら所定の範囲 (閾値 T h_L t ) 内に最も長く存在した運搬機械 2を複数の 運搬機械 2の中から 1台選出する。 図 1 7の積載終了 1では、 B u f ( I D t r u c k (A) ) と B u f ( I D t r u c k ( B ) ) の 2つがあるが、 B u f ( I D t r u c k (A) ) の方が加算している期間が長く (すなわち、 B u f ( I D t r u c k) が最大) 、 積載開始 1から積載終了 1 までの期間 は運搬機械 2 Aに積載していたと識別できる。 同様に図 1 7の積載終了 2で は、 B u f ( I D t r u c k (B) ) と B u f ( I D t r u c k (C) ) の 2つがあるが、 B u f ( I D t r u c k (B) ) の方が加算している期間が 長く、 積載開始 2から積載終了 2までの期間は運搬機械 2 Bに積載していた と識別できる。
[0123] ステップ S 1 7 1では、 抽出した丨 D t r u e kの個数が 1 より大きいか 否かを判定し、 該当する場合は処理をステップ S 1 72に進め、 そうでない 場合は処理をステップ S 1 74までスキップさせる。
[0124] ステップ S 1 72では複数の運搬機械 2を識別してしまったとして、 モニ 夕 23に該当する運搬機械 2の識別情報 I D t r u c kと、 積載量の演算対 象の運搬機械 2の選択画面を表示し、 油圧ショベル 1の操作者に積載した運 搬機械 2を選択するよう促し、 続くステップ S 1 73で油圧ショベル 1の操 作者により選択された識別情報丨 D t r u e kを取得し、 処理をステップ S 1 74に進める。
[0125] ステップ S 1 74では、 抽出された I D t r u c kと積載量 M t o t a l を出力情報生成部 52と外部通信機 42を介して送信するよう指示し、 ステ ップ S 1 75に処理を進める。
[0126] ステップ S 1 75では、 抽出された丨 D t r u e kに該当するメモリ上の バッファ領域 B u f ( I D t r u c k) を消去する。 図 1 7の積載終了 1で は、 B u f ( I D t r u c k (A) ) と B u f ( I D t r u c k (B) ) の 2つがあるが、 ステップ S 1 70で B u f ( I D t r u c k (A) ) が抽出 されるので、 ステップ S 1 75において B u f ( I D t r u c k (A) ) は 消去される。 ここで、 積載開始 2におけるメモリ上のバッファ領域 B u f ( I D t r u c k) は B u f ( I D t r u c k ( B ) ) のみとなる。 すなわち 、 積載開始 2におけるステップ S 1 66、 およびステップ S 1 67の処理で は丨 D t r u c k (B) に該当する運搬機械 2 Bが積載中と設定される。 図 1 7における積載終了 2、 および積載開始 3の処理も同様である。 ステップ S 1 75の処理を終了すると、 処理をステップ S 1 60に戻し、 再度一連の 処理を実行する。 \¥02020/175198 39 卩（：171?2020/005894
[0127] このように作業機械 （油圧ショベル） 1 により判定された積載期間と、 運 搬機械 2の情報に基づいて推定された積載期間を対比させることで、 積載を 行った運搬機械 2を精度よく識別することができ、 積載量と積載した運搬機 械 2を対応付けることができるので、 運搬機械 2毎の積載量を精度よく管理 することができる。
[0128] なお、 運搬機械 2の識別方法は上述した方法に限定されるものではなく、 異なる方法で識別しても良い。 例えば、 運搬機械積載期間推定部 5 7が積載 期間を推定する方法は油圧ショベル 1 と運搬機械 2の測位情報のみに基づく ものである必要はないことは明白である。 例えば運搬機械 2に タグを装 着し、 油圧ショベル 1が [¾ リーダーを備えて、 運搬機械 2が接近しているこ とを検知しても良いし、 作業現場の出入口にゲート式の識別機を設け、 ゲー 卜で取得した運搬機械の入退出時刻情報を、 ネッ トワークを介して油圧ショ ベル 1が取得できるように構成されていても良い。
[0129] ＜第 4実施形態＞
本実施形態では、 油圧ショベル 1 （作業機械） が 1台の運搬機械 2に対す る積込作業を終了して次の運搬機械 2に対する積込作業の開始までに要した 時間 （運搬機械交換時間） を計測し、 その時間中に油圧ショベル 1が作業を 行っていない期間 （無作業時間） が長期間発生している場合はモニタ 2 3等 を介して油圧ショベル 1のオペレータに警告を出力する方法について図 1 8 乃至図 2 0を用いて説明する。
[0130] 本実施形態のコントローラ 2 1は、 或る運搬機械 2に対する最後の積込エ 程から、 その或る運搬機械の次の積込対象となる他の運搬機械に対する最初 の積込工程までの所要時間を計測し、 その所要時間が予め記憶されている設 定値を超えた場合、 油圧ショベル 1の作業効率が低下していると判定し、 そ の判定結果を外部端末に出力している。 以下、 この制御を実現するためのコ ントローラ 2 1及びそれを含むシステムの構成の詳細について説明する。 な お、 積載量 IV! 1 0 1 3 1の演算は、 第 1実施形態と同様に行われているもの とし、 その説明は省略する。 第 1実施形態の変形例や第 2実施形態にも適用可 \¥02020/175198 40 卩（：171?2020/005894
能であることはいうまでもない。
[0131 ] 図 1 8は本実施形態に係るシステム構成を示す概略図である。 この図に示 すコントローラ 2 1は、 第 1実施形態に係る構成に加えて、 運搬機械交換時 間計測部 6 0と、 無作業時間判定部 6 1 を備えている。 運搬機械交換時間計 測部 6 0は、 積載期間判定部 5 4が判定する積込作業の開始と終了判定に基 づいて、 1台の運搬機械 2が積込作業を終了し、 次の運搬機械 2への入れ替 りに要した運搬機械交換時間と、 1台の運搬機械 2に対する積込作業を完了 に要した積込作業時間を計測する。 無作業時間判定部 6 1は、 運搬機械交換 時間計測部 6 0が計測した運搬機械交換時間と積込作業時間に基づいて、 油 圧ショベル 1が作業を行っていない無作業時間、 積込作業時間、 油圧ショべ ル 1が行った全ての作業時間のいずれかが長い場合は出力情報生成部 5 2へ 警告を出力するよう指示する。
[0132] 図 1 9は運搬機械交換時間計測部 6 0が運搬機械交換時間と積込作業時間 を計測し、 無作業時間判定部 6 1が油圧ショベル 1の作業時間に関する警告 を指示する方法を示すフローチヤートである。 なお、 図 1 9のフローチヤー 卜は図 4巳におけるステップ 3 1 1 5、 またはステップ 3 1 1 9の後に続け て実施される。 また、 コントローラ 2 1は、 作業の効率の指標として運搬機 械交換時間と積込作業時間の長い積込作業を計数しており、 運搬機械交換時 間長大回数と積込サイクル作業時間長大回数を内部のメモリ （記憶装置） に 保持している。
[0133] ステップ 3 1 1 4において積込作業の開始が判定され、 ステップ 3 1 1 5 において積載中フラグ 丨 が〇 1\1に設定されると、 コントローラ 2 1 （運 搬機械交換時間計測部） 6 0はステップ 3 1 8 0において積載中フラグ I
Figure imgf000042_0001
を保存する。
[0134] ステップ 3 1 1 6において積込作業の終了が判定され、 ステップ 3 1 1 9 において積載量 IV! 1: 〇 I 3 丨がリセッ トされると、 コントローラ 2 1 （運搬 機械交換時間計測部 6 0） はステップ 3 1 8 2において積載中フラグ I が〇 となった時刻 丨 \« 〇干 干を保存する。 \¥02020/175198 41 卩（：171?2020/005894
[0135] 続いてステップ 3 1 8 1 において現在時刻とステップ 3 1 8 2において保 存された時刻 _丨
Figure imgf000043_0001
_〇干 干の差分を運搬機械交換時間 _
Figure imgf000043_0002
X 1: 「リ〇 1＜として演算する。 また、 ステップ 3 1 8 3において現在時刻とステップ 3 1 8 0において保存された時刻 _丨 \zv_ o の差分を積込作業時間 1; _ I 〇ソ〇 丨 6として演算し、 処理をステップ 3 1 8 4に進める。
[0136] 3 1 8 4において、 コントローラ 2 1 （無作業時間判定部 6 1） はステッ 「リ〇 1＜が予めメモリに記録されている閾値
Figure imgf000043_0003
大きいか否かを判定し、 大きい場合はステッ プ3 1 8 5において、 メモリに保持されている運搬機械交換時間長大回数 I 「リ〇 1＜を 1増加させステップ 3 1 8 6に進み、 小さい場合は何もせ ずステップ 3 1 8 6に進む。
[0137] 続くステップ 3 1 8 6において、 コントローラ 2 1は、 積込作業時間 1:
I 〇 V〇 I ㊀が予めメモリに記録されている閾値丁 II I 〇 ）/ 〇 \ ㊀よ り大きいか否か判定し、 大きい場合はステップ 3 1 8 7において、 積込作業 時間長大回数 I 〇 V〇 I 6を 1増加させてステップ 3 1 8 8に進み、 小 さい場合は何もせずステップ 3 1 8 8に進む。
[0138] ステップ 3 1 8 8では、 コントローラ 2 1は運搬機械交換時間長大回数
I 「リ〇 1＜が予めメモリに記録されている閾値丁 II 1\1 I 0 1^ 9より大 きいか否か判定し、 大きい場合はステップ 3 1 8 9に進み、 そうでない場合 はステップ 3 1 9 0に進む。
[0139] ステップ 3 1 8 9では、 コントローラ 2 1は積込作業時間長大回数 1\1 丨 _ 〇 V〇 I 6が予めメモリに記録されている閾値丁 II _ 1\1 I 0 1^ 9より大きい か否か判定し、 ステップ 3 1 8 9において回数が大きい場合はステップ 3 1 9 1 に進み、 そうでない場合はステップ 3 1 9 2に進む。
[0140] ステップ 3 1 9 0では、 コントローラ 2 1は積込作業時間長大回数 1\! 丨 _ 〇 V〇 I 6が予めメモリに記録されている閾値丁 II _ 1\1 I 0 1^ 9より大きい か否か判定し、 ステップ 3 1 9 0において回数が大きい場合はステップ 3 1 9 3に進み、 そうでない場合は何もせず処理をステップ 3 1 0 0に戻す。 \¥02020/175198 42 卩（：171?2020/005894
[0141 ] ステップ 3 1 9 1では、 コントローラ 2 1は、 運搬機械 2の交換時間と積 込作業に要する作業時間のどちらも長大であるという警告を油圧ショベル 1 のモニタ 2 3と、 管理棟 5に設置されているコンピュータに接続された管理 用モニタ 4 5 （図 2 0参照） とに出力する。 ステップ 3 1 9 2では、 コント 口ーラ 2 1は運搬機械 2の交換に要する時間が長く、 油圧ショベル 1が作業 を行っていない時間が長いという警告をモニタ 2 3、 4 5に出力する。 ステ ップ 3 1 9 3では、 コントローラ 2 1は 1台の運搬機械に対する積込作業の 作業時間が長いという警告をモニタ 2 3、 4 5に出力する。
[0142] なお、 時間の閾値である閾値丁 11 ㊀ X 「リ〇
Figure imgf000044_0001
は、 油圧ショベル
1が行う掘削工程と掘削工程に要する時間の平均から 1回の積込作業に要す る時間の範囲の中で任意の値を設定し、 閾値丁 11 _ 1 _ 1 〇 V〇 I 6は、 油 圧ショベル 1が行う 1回の積込作業に要する時間の平均以上の範囲の中で任 意の値を設定する。 また、 積込作業の回数の閾値である閾値丁
Figure imgf000044_0002
丨 〇 n
9は、 油圧ショベル 1が 1 日に行う平均的な積込作業以下となる範囲の中で 、 任意の値を設定する。
[0143] 図 2 0は本実施形態における油圧ショベル 1のモニタ 2 3及び管理用モニ 夕 4 5の出力画面を示す外観図で、 図 2 0上部は油圧ショベル 1の操作者に 対して警告を出力した時のモニタ 2 3の出力画面で、 図 2 0下部は管理棟 5 に設置されているコンピュータに接続される管理用モニタ 4 5の表示内容の _例を示す図である。
[0144] 図 2 0において、 油圧ショベル 1のモニタ 2 3上には、 注意喚起表示部 9 4にトラック待ちが発生していることを示すメッセージが表示されている。 また、 管理用モニタ 4 5上には作業現場の地図上に重畳して複数の油圧ショ ベル 1 と複数の運搬機械 2の現在位置がアイコンで表示されている。 図 2 0 に示す例では、 作業場巳で積込を行っている油圧ショベル 1の運搬機械交換 時間が長大となり、 トラック待ちの発生が推定されているというポップアッ プウィンドウ 9 6が表示されている。 ポップアップウィンドウ 9 6に運搬機 械交換時間 （待機時間 2 : 4 5） を同時に表示することで油圧ショベル 1の \¥02020/175198 43 卩（：171?2020/005894
状態を把握できるようになっている。 運搬機械が積込場巳に来ておらず運搬 期間の待ち時間が発生している場合、 作業現場の管理者は運搬機械 2の配置 を調整することができる。
[0145] 以上のように積載期間判定部 5 4の積載期間の判定を利用すると、 1台の 運搬機械 2に対する積込作業に要した時間や、 運搬機械の交換に要した時間 を計測でき、 全体の作業時間に対して、 油圧ショベル 1が実際に作業してい る時間や運搬機械 2により油圧ショベル 1が待機している時間を精度よく把 握できるようになる。 これにより作業時間が増大している要因を推定でき、 作業現場の管理者は作業現場の機械をより詳細に管理することができる。
[0146] なお、 本発明は、 上記の実施の形態に限定されるものではなく、 その要旨 を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。 例えば、 本発明は、 上記の 実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、 その構成の一 部を削除したものも含まれる。 また、 ある実施の形態に係る構成の一部を、 他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
[0147] 例えば、 上記の各実施形態の説明に用いた油圧ショベル 1は上部旋回体 1
1、 ブーム 1 3、 アーム 1 4、 バケツ ト 1 5を有しているが、 作業機の構成 はこれに限らず、 例えばリフティングマグネツ ト機のような異なる形態の作 業機であっても良い。
[0148] 荷重演算部 5 0による工程判定は上述したようにアームシリンダボトム圧 とバケツ ト角度を用いた方法に限定されるものではない。 例えばリフティン グマグネツ ト機のような作業機械の場合、 マグネツ トの吸着の〇1\1 /〇 信号に基づいて運搬工程と積込工程を判定することは容易である。
[0149] また、 外部通信機 4 2から入出力する情報は運搬機械 2の積載量と位置情 報に限定されるものではなく、 例えば運搬機械 2の目標積載量を出力するよ うに構成してもよいことは明白である。
[0150] 運搬荷重の演算は図 6に示したモデルに基づく演算式に限定されるもので はなく、 異なる演算式を用いても良いことは明白である。 例えば、 ブーム 1 3、 アーム 1 4、 バケツ ト 1 5により構成されるフロント作業装置 1 2の運 \¥02020/175198 44 卩（：171?2020/005894
動方程式を用いて荷重を演算してもよい。
[0151 ] また、 上記のコントローラ （制御装置） 2 1 に係る各構成や当該各構成の 機能及び実行処理等は、 それらの一部又は全部をハードウェア （例えば各機 能を実行するロジックを集積回路で設計する等） で実現しても良い。 また、 上記のコントローラ 2 1 に係る構成は、 演算処理装置 （例えば〇 11） によ つて読み出し 実行されることでコントローラ 2 1の構成に係る各機能が実 現されるプログラム （ソフトウェア） としてもよい。 当該プログラムに係る 情報は、 例えば、 半導体メモリ （フラッシュメモリ、 3 3 0等） 、 磁気記憶 装置 （ハードディスクドライブ等） 及び記録媒体 （磁気ディスク、 光ディス ク等） 等に記憶することができる。
[0152] また、 上記の各実施形態の説明では、 制御線や情報線は、 当該実施の形態 の説明に必要であると解されるものを示したが、 必ずしも製品に係る全ての 制御線や情報線を示しているとは限らない。 実際には殆ど全ての構成が相互 に接続されていると考えて良い。
符号の説明
[0153] 1 油圧ショベル
2 運搬機械
1 1 旋回体
1 2 フロント作業装置
1 5 バケッ ト （作業具）
2 1 コントローラ
2 3 モニタ
4 2 外部通信機
4 5 管理用モニタ
2 4 - 2 8 角度センサ （姿勢検出装置）
2 9 - 3 2 圧カセンサ （負荷検出装置）
4 0 ホーンスイッチ （作業指示スイッチ）
4 1 ホーン （報知装置） \¥02020/175198 45 卩（：171?2020/005894
5 0 荷重演算部
5 1 積載量演算部
5 2 出力情報生成部
5 3 作業指示検出部
5 4 積載期間判定部
5 5 運搬機械情報取得部
5 6 測位情報取得部 （受信機）
5 7 運搬機械積載期間推定部
5 8 運搬機械識別部
6 0 運搬機械交換時間計測部
6 1 無作業時間判定部

Claims

\¥02020/175198 46 ?01/^2020/005894 請求の範囲
[請求項 1 ] 車体と、
運搬機械へ作業対象物の積込みを行う作業具を _端側に有し、 他端 側が前記車体に取り付けられた作業腕と、
前記作業具を含む前記作業腕の姿勢を検出する姿勢検出装置と、 前記作業腕に作用する負荷を検出する負荷検出装置と、
前記運搬機械に対し作業指示を報知するための報知装置と、 前記姿勢と前記負荷に基づいて、 前記作業腕によって前記運搬機械 への前記作業対象物の運搬を行う運搬工程が行われたことを判定し、 前記運搬工程中に前記作業対象物の荷重を計測し、 前記姿勢または前 記負荷に基づいて、 前記作業腕によって前記運搬機械への前記作業対 象物の積込を行う積込工程が行われたことを判定する制御装置と を備えた作業機械において、
前記制御装置は、
前記報知装置を介した前記作業指示を検出し、
前記作業指示の検出時における前記作業機械の動作状態に基づい て、 前記運搬機械に対する積込作業の開始と積込作業の終了とを判定 し、
前記積込作業の開始から前記積込作業の終了までの間に計測され た前記作業対象物の荷重を積算して前記運搬機械の積載量を演算し、 前記積込作業の終了時に前記積載量を外部端末に出力することを 特徴とする作業機械。
[請求項 2] 請求項 1の作業機械において、
前記制御装置は、 前記積込作業として、 前記作業腕によって前記運 搬機械への前記作業対象物の運搬を行う運搬工程と、 前記作業腕によ って前記運搬機械への前記作業対象物の積込を行う積込工程とを、 前 記姿勢と前記負荷に基づいてそれぞれ判定し、 前記作業指示の検出時 における前記作業腕の動作状態に基づいて、 前記積込作業の開始に対 \¥02020/175198 47 卩（：171?2020/005894
応した最初の積込工程と前記積込作業の終了に対応した最後の積込エ 程とを判定することを特徴とする作業機械。
[請求項 3] 請求項 2の作業機械において、
前記車体は、 左右に旋回可能な旋回体を有し、
前記制御装置は、 前記作業指示が検出された運搬工程において前記 旋回体が停止した場合には前記最初の積込工程が行われたと判定し、 前記作業指示が検出された積込サイクルの運搬工程において前記旋回 体が旋回している場合には前記最後の積込工程が行われたと判定する ことを特徴とする作業機械。
[請求項 4] 請求項 2の作業機械において、
前記作業具は前記作業対象物を掘削するためのバケツ トであり、 前記制御装置は、
前記作業指示の検出時における水平面を基準とした前記バケツ ト の開口部の角度が所定の角度閾値以上のときに前記最初の積込工程が 行われたと判定し、
前記最初の積込工程が行われたと判定された後に、 前記作業指示 の検出時における水平面を基準とした前記バケツ トの開口部の角度が 前記角度閾値未満のときに前記最後の積込工程が行われたと判定する ことを特徴とする作業機械。
[請求項 5] 請求項 2の作業機械において、
前記作業具は前記作業対象物を掘削するためのバケツ トであり、 前記制御装置は、 前記作業指示が検出された積込工程におけるバケ ツ ト爪先の高さの最下点が所定の高さ閾値より小さい場合には前記最 初の積込工程が行われたと判定し、 前記作業指示が検出された積込サ イクルの積込工程におけるバケツ ト爪先の高さの最下点が前記高さ閾 値より大きい場合には前記最後の積込工程が行われたと判定すること を特徴とする作業機械。
[請求項 6] 請求項 2の作業機械において、 \¥02020/175198 48 卩（：171?2020/005894
前記制御装置は、
前記作業指示を第 1積込サイクルの運搬工程で検出し、 前記第 1 積込サイクルの 1サイクル前の第 2積込サイクルまでの積載量が積載 閾値より小さい場合、 または、 前記作業指示を前記第 1積込サイクル の運搬工程で検出し、 前記第 1積込サイクルの運搬工程の開始から前 記作業指示の検出時までの経過時間が第 1時間閾値より大きい場合、 前記第 1積込サイクルの運搬工程が前記最初の積込工程であると判定 し、
前記作業指示を前記第 1積込サイクルの運搬工程で検出し、 前記 第 1積込サイクルの 1サイクル前の第 2積込サイクルまでの積載量が 前記積載閾値以上の場合、 かつ、 前記作業指示を前記第 1積込サイク ルの運搬工程で検出し、 前記第 1積込サイクルの運搬工程の開始から 前記作業指示の検出時までの経過時間が前記第 1時間閾値以下の場合 、 前記第 1積込サイクルの運搬工程で演算された運搬荷重を前記第 1 積込サイクルの積込工程において前記第 2積込サイクルまでの積載量 に積算して前記運搬機械の積載量を演算し、
前記作業指示を第 3積込サイクルの積込工程で検出し、 前記第 3 積込サイクルの運搬工程で演算された運搬荷重が荷重閾値より大きい 場合、 または、 前記作業指示を前記第 3積込サイクルの積込工程で検 出し、 前記第 3積込サイクルの 1サイクル前の第 4積込サイクルの積 込工程の開始から前記第 3積込サイクルの積込工程の開始までの経過 時間が第 2時間閾値より小さい場合、 前記第 3積込サイクルの積込エ 程が前記最後の積込工程であると判定し、
前記作業指示を前記第 3積込サイクルの積込工程で検出し、 前記 第 3積込サイクルの運搬工程で演算された運搬荷重が前記荷重閾値以 下の場合、 または、 前記作業指示を前記第 3積込サイクルの積込工程 で検出し、 前記第 3積込サイクルの 1サイクル前の第 4積込サイクル の積込工程の開始から前記第 3積込サイクルの積込工程の開始までの \¥02020/175198 49 卩（：17 2020/005894 経過時間が前記第 2時間閾値以上の場合、 前記第 3積込サイクルの運 搬工程で演算された運搬荷重を前記第 4積込サイクルまでの積載量に 積算して前記運搬機械の積載量を演算することを特徴とする作業機械
[請求項 7] 請求項 1の作業機械において、
前記報知装置は、 前記運搬機械への発進指示及び停止指示をスイッ チ操作により行うホーンであることを特徴とする作業機械。
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