WO2021065313A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2021065313A1
WO2021065313A1 PCT/JP2020/033296 JP2020033296W WO2021065313A1 WO 2021065313 A1 WO2021065313 A1 WO 2021065313A1 JP 2020033296 W JP2020033296 W JP 2020033296W WO 2021065313 A1 WO2021065313 A1 WO 2021065313A1
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WO
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load
condition
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predicted load
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PCT/JP2020/033296
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登志郎 植田
平山 道夫
一臣 遠藤
Original Assignee
コベルコ建機株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a work machine such as a hydraulic excavator.
  • the hydraulic excavator includes a working device including a boom, an arm and a bucket.
  • the hydraulic excavator performs loading work at a work site for loading an object of work such as earth and sand into a moving destination such as a dump truck.
  • the loading work includes a holding work (excavation work) in which the earth and sand are excavated by the bucket and the earth and sand is held in the bucket, and the earth and sand held in the bucket is dumped at the destination.
  • the movement work of moving the earth and sand to the top of the truck and the release work of releasing the earth and sand from the bucket on the dump truck (earth removal work) are included.
  • This payload function is a function of measuring the load of the earth and sand held in the bucket. By making this payload function function during the loading operation of the hydraulic excavator on the dump truck, the amount of earth and sand loaded on the dump truck can be calculated.
  • Patent Document 1 discloses a technique for accurately grasping the load of an excavated object loaded on a dump truck by accurately detecting the loading operation on the dump truck (paragraph 0005 of Patent Document 1). ).
  • the operation of the hydraulic excavator is the loading operation of the excavated object on the dump truck on the condition that the bucket has passed the reference height, and the loading load value determination unit loads the excavator.
  • the loading value is determined (Patent Document 1 paragraphs 0104 to 0107).
  • the reference height is set by the user of the hydraulic excavator (paragraph 0044 of Reference 1).
  • the height at which the bucket is raised to load the dump truck with earth and sand in the loading operation is the height difference between the ground on which the hydraulic excavator is arranged and the ground on which the dump truck is arranged in the loading operation.
  • the height at which the bucket is raised to load the dump truck with earth and sand in the loading operation depends on the height difference between the height of the excavation position and the ground on which the dump truck is placed.
  • the present invention provides a work machine capable of acquiring the load of an object released on a moving destination from an attachment such as a bucket without performing complicated setting work according to a situation at a work site. With the goal.
  • a holding operation for holding the object of work a moving operation for moving the held object onto the moving destination, and a releasing operation for releasing the object on the moving destination.
  • This work machine acquires the load of the machine, a work device including a boom undulatingly supported by the machine and an attachment capable of holding the object, and the object held by the attachment.
  • the predicted load which is the load of the object that is predicted to be released on the moving destination in the releasing operation, is described as described above.
  • It includes a predicted load determining unit that determines based on the load acquired by the load acquiring unit.
  • the predicted load determination condition is at least one of a condition that the speed of the boom raising operation in which the boom operates in the upright direction decreases in the holding operation and a condition that the speed of the boom raising operation decreases in the moving operation. including.
  • FIG. 1 shows a hydraulic excavator which is an example of a work machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a controller mounted on the hydraulic excavator and a circuit controlled by the controller.
  • the hydraulic excavator 10 includes a lower traveling body 11, an upper swivel body 12 rotatably mounted on the lower traveling body 11, and a working device mounted on the upper swivel body 12. 13, a plurality of hydraulic actuators, at least one hydraulic pump 21, a pilot pump 22, a plurality of operating devices, a plurality of control valves, a plurality of pressure sensors, an attitude detection unit, and a controller 50. Be prepared.
  • the lower traveling body 11 and the upper swivel body 12 constitute a machine body that supports the working device 13.
  • the lower traveling body 11 has a traveling device (not shown) for traveling the hydraulic excavator 10, and can travel on the ground G.
  • the upper swivel body 12 includes a swivel frame 12A, and an engine room 12B and a cab 12C mounted on the swivel frame 12A.
  • the engine room 12B houses an engine
  • the cab 12C is arranged with a seat on which an operator sits, various operating levers, operating pedals, and the like.
  • the work device 13 includes a plurality of movable parts capable of performing loading work for loading earth and sand on a dump truck.
  • the plurality of movable parts include a boom 14, an arm 15, and a bucket 16.
  • the earth and sand is an example of an object to be worked on
  • the dump truck is an example of a moving destination
  • the bucket 16 is an example of an attachment.
  • the loading work includes a holding work (excavation work) of excavating the earth and sand and holding the earth and sand in the bucket 16, a moving work of moving the held earth and sand directly above the dump truck, and an upper part of the dump truck.
  • a release work soil discharge work for releasing the earth and sand in the above. The earth and sand released in the release operation falls from the bucket 16 and is loaded on the dump truck.
  • the boom 14 has a proximal end supported by the front portion of the swivel frame 12A so as to be undulating, that is, rotatable about a horizontal axis, as shown by an arrow A1 in FIG. 1, and a tip on the opposite side thereof. It has a part and.
  • the arm 15 has a base end portion attached to the tip end portion of the boom 14 so as to be rotatable about a horizontal axis as shown by an arrow A2 in FIG. 1, and a tip end portion on the opposite side thereof. ..
  • the bucket 16 has a proximal end that is attached to the tip of the arm 15 so that it can rotate about a horizontal axis as shown by arrow A3 in FIG.
  • the plurality of hydraulic actuators include a plurality of hydraulic cylinders and a swivel motor 20.
  • the plurality of hydraulic cylinders include at least one boom cylinder 17 for moving the boom 14, an arm cylinder 18 for moving the arm 15, and a bucket cylinder 19 for moving the bucket 16.
  • the hydraulic excavator 10 may include a plurality of hydraulic pumps.
  • the at least one boom cylinder 17 is interposed between the upper swing body 12 and the boom 14, and expands or contracts by receiving the supply of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 21, thereby causing the boom.
  • the boom 14 is rotated in the upright direction or the downturn direction indicated by the arrow A1.
  • the arm cylinder 18 is interposed between the boom 14 and the arm 15 and expands or contracts by receiving the supply of the hydraulic oil, whereby the arm 15 is extended or contracted in the arm pulling direction indicated by the arrow A2 or. Rotate in the arm pushing direction.
  • the arm pulling direction is a direction in which the tip of the arm 15 approaches the boom 14, and the arm pushing direction is a direction in which the tip of the arm 15 is separated from the boom 14.
  • the bucket cylinder 19 is interposed between the arm 15 and the bucket 16 and expands or contracts by receiving the supply of the hydraulic oil, whereby the bucket 16 is stretched or contracted in the bucket pulling direction indicated by the arrow A3 or. Rotate in the bucket pushing direction.
  • the bucket pulling direction is a direction in which the angle ⁇ 3 formed by the straight line 15a indicating the longitudinal direction of the arm 15 shown in FIG. 1 and the straight line 16a indicating the direction of the bucket 16 becomes smaller, and the bucket pushing direction is the direction described above. This is the direction in which the angle ⁇ 3 increases.
  • the swivel motor 20 is a hydraulic motor that operates so as to swivel the upper swivel body 12 by receiving the supply of the hydraulic oil.
  • the swivel motor 20 has an output shaft (not shown) that rotates in response to the supply of the hydraulic oil, and the output shaft is connected to the upper swivel body 12 so as to swivel the upper swivel body 12 in both left and right directions.
  • the swivel motor 20 has a pair of ports, and when hydraulic oil is supplied to one of these ports, the output shaft rotates in a direction corresponding to the one port. Drain hydraulic fluid from the other port.
  • the plurality of operating devices include a boom operating device 61, an arm operating device 62, a bucket operating device 63, and a swivel operating device 64.
  • These operating devices 61 to 64 each have operating levers 61A to 64A that receive an operator's operation.
  • Each operating device may be composed of a hydraulic operating device or an electric operating device.
  • One operating lever may also serve as a plurality of operating levers.
  • a right-side operation lever may be provided on the front right side of the seat on which the operator sits, and may function as a boom lever when operated in the front-rear direction and as a bucket lever when operated in the left-right direction.
  • the left side operating lever may be provided on the front left side of the seat and function as an arm lever when operated in the front-rear direction and as a swivel lever when operated in the left-right direction.
  • the lever pattern may be arbitrarily changed according to the operation instruction of the operator.
  • FIG. 2 shows a circuit configuration when the operating devices 61 to 64 are configured by an electric operating device.
  • the plurality of control valves include a boom control valve 41, an arm control valve 42, a bucket control valve 43, a swivel control valve 44, a pair of boom electromagnetic proportional valves 45, and a pair of arm electromagnetic proportional valves 46.
  • the controller 50 inputs a command signal (command current) corresponding to the operation signal to the bucket electromagnetic proportional valve 47 corresponding to the operation direction of the operation lever 63A of the pair of bucket electromagnetic proportional valves 47.
  • the bucket electromagnetic proportional valve 47 reduces the pressure of the pilot oil discharged by the pilot pump 22 in response to the command signal, and supplies the reduced pilot pressure to one of the pair of pilot ports in the bucket control valve 43. To do.
  • the bucket control valve 43 opens in the direction corresponding to the pilot port into which the pilot pressure is input, with a stroke corresponding to the magnitude of the pilot pressure.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 21 is supplied to the head side chamber or the rod side chamber of the bucket cylinder 19 at a flow rate corresponding to the stroke.
  • the hydraulic circuit diagram when each operating device is a hydraulic type is omitted, but in that case, the hydraulic circuit of the hydraulic excavator 10 operates as follows. For example, when the operating lever 63A of the bucket operating device 63 is operated, the pilot primary pressure from the pilot pump 22 is reduced in the remote control valve of the bucket operating device 63 according to the operating amount of the operating lever 63A, and the pressure is reduced. The pilot pressure is output from the remote control valve. The output pilot pressure is input to one of the pair of pilot ports in the bucket control valve 43. As a result, the bucket control valve 43 opens in the direction corresponding to the pilot port into which the pilot pressure is input, with a stroke corresponding to the magnitude of the pilot pressure. As a result, it is allowed that the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 21 is supplied to the head side chamber or the rod side chamber of the bucket cylinder 19 at a flow rate corresponding to the stroke.
  • the plurality of pressure sensors include a pressure sensor 35 for detecting the head pressure of the boom cylinder 17, and a pressure sensor 36 for detecting the rod pressure of the boom cylinder 17. ..
  • the posture detection unit can detect the boom posture detection device 31 that can detect the posture information of the boom 14, the arm posture detection device 32 that can detect the posture information of the arm 15, and the posture information of the bucket 16.
  • the bucket posture detection device 33 and the like are included.
  • each of these posture detection devices 31, 32, and 33 is configured by, for example, an inertial measurement unit (IMU).
  • IMU inertial measurement unit
  • the posture detection unit may be composed of a stroke sensor, an angle sensor, or a position detection device using a satellite positioning system. That is, the posture of the boom 14, the posture of the arm 15, and the posture of the bucket 16 are obtained by, for example, the stroke sensor that detects the strokes of the boom cylinder 17, the arm cylinder 18, and the bucket cylinder 19. It may be calculated based on the stroke value. Further, the posture of the boom 14, the posture of the arm 15, and the posture of the bucket 16 are, for example, a rotation shaft of the base end portion of the boom 14, and a rotation shaft of the base end portion of the arm 15. And may be calculated based on the angle value obtained by the angle sensor provided on the rotation shaft of the base end portion of the bucket 16. Further, the posture of the boom 14, the posture of the arm 15, and the posture of the bucket 16 are calculated based on the detection values obtained by the position detection device using, for example, a satellite positioning system such as a GNSS sensor. May be good.
  • a satellite positioning system such as a GNSS sensor. May be
  • the posture information (posture signal) regarding the posture of the boom 14, the posture of the arm 15, and the posture of the bucket 16 detected by the posture detection unit as described above is input to the controller 50.
  • the controller 50 (mechanical controller) is composed of a computer including, for example, a CPU and a memory, and includes an operation determination unit 51, an attitude calculation unit 52, a speed calculation unit 53, a load calculation unit 54, and a predicted load determination unit 55.
  • the predicted load updating unit 56, the fixed load determining unit 57, and the load information output unit 58 are provided as functions.
  • the operation determination unit 51 determines whether or not an operation has been given to each of the operation levers of the plurality of operation devices 61 to 64.
  • each of the plurality of operating devices 61 to 64 is the electric operating device as shown in FIG. 2, each of the operating devices 61 to 64 has an operating amount and an operating direction given to the corresponding operating levers.
  • the corresponding operation signal is input to the controller 50.
  • the operation determination unit 51 is given an operation to the operation lever of the corresponding operation device, specifically, the operation amount and the operation given to the operation lever. The direction can be determined.
  • the operation determination unit 51 gives the operation lever 61A of the boom operation device 61 a boom raising operation for extending the boom cylinder 17 or a boom lowering operation for contracting the boom cylinder 17.
  • the operation lever 62A of the arm operating device 62 was given an arm pulling operation for extending the arm cylinder 18 or an arm pushing operation for contracting the arm cylinder 18, and the operation of the bucket operating device 63.
  • the lever 63A was given a bucket pulling operation for extending the bucket cylinder 19 and a bucket pushing operation for contracting the bucket cylinder 19, and the operating lever 64A of the swivel operating device 64 swiveled the upper swivel body 12. It can be determined that the turning operation or the left turning operation has been given, respectively.
  • the operation determining unit 51 can detect an operation given to the operating levers 61A to 64A of the plurality of operating devices 61 to 64. Configure the operation detection unit.
  • the hydraulic excavator 10 is a remote control valve according to an operating amount given to each of the operating levers of the plurality of operating devices 61 to 64. It is provided with a plurality of pilot pressure sensors (not shown) that detect the pilot pressure output from. Each of the plurality of pilot pressure sensors inputs an operation signal, which is a signal corresponding to the detected pilot pressure, to the controller 50. Based on the input operation signal, the operation determination unit 51 is given an operation to the operation lever of the corresponding operation device, specifically, the operation amount and the operation given to the operation lever. The direction can be determined.
  • each of the plurality of operation devices 61 to 64 is the hydraulic operation device
  • the plurality of pilot pressure sensors and the operation determination unit 51 are attached to the operation levers 61A to 64A of the plurality of operation devices 61 to 64. It constitutes an operation detection unit that can detect a given operation.
  • the posture calculation unit 52 calculates each of the posture of the boom 14, the posture of the arm 15, and the posture of the bucket 16 based on the posture signal input from the posture detection unit.
  • the posture calculation unit 52 uses, for example, the boom angle ⁇ 1, the arm angle ⁇ 2, and the bucket angle ⁇ 3 shown in FIG. 1 as the posture signals of the boom 14, the posture of the arm 15, and the posture of the bucket 16. Each may be calculated based on.
  • the boom angle ⁇ 1 may be, for example, an angle formed by a straight line 14a indicating the direction of the boom 14 and a plane P orthogonal to the turning center axis C of the upper swivel body 12.
  • the arm angle ⁇ 2 may be an angle formed by the straight line 15a indicating the direction of the arm 15 and the straight line 14a.
  • the bucket angle ⁇ 3 may be an angle formed by the straight line 16a indicating the direction of the bucket 16 and the straight line 15a.
  • the straight line 14a is a straight line connecting the rotation shaft of the base end portion of the boom 14 and the rotation shaft of the tip end portion of the boom 14 (the rotation shaft of the base end portion of the arm 15). You may.
  • the straight line 15a is a straight line connecting the rotation shaft of the base end portion of the arm 15 and the rotation shaft of the tip end portion of the arm 15 (the rotation shaft of the base end portion of the bucket 16). May be good.
  • the straight line 16a may be a straight line connecting the rotation axis of the base end portion of the bucket 16 and the tip end portion 16E of the bucket 16.
  • the speed calculation unit 53 calculates the speed of the boom raising operation in which the boom 14 operates in the standing direction.
  • the speed calculation unit 53 divides the amount of change in the boom angle ⁇ 1 by the changed time based on a plurality of the boom angles ⁇ 1 acquired periodically, thereby increasing the speed (angular velocity) of the boom raising operation. May be calculated.
  • the speed calculation unit 53 determines the amount of change in the stroke value based on the plurality of stroke values of the boom cylinder 17 that are periodically acquired.
  • the extension speed of the boom cylinder 17 may be calculated by dividing by the changed time, and the speed of the boom raising operation may be calculated based on the calculated extension speed.
  • the load calculation unit 54 calculates the load of the object held in the bucket 16 as follows, for example.
  • the load of the object is not limited to the following calculation method, and can be calculated by using other known means.
  • the load calculation unit 54 calculates the load of the object held in the bucket 16 based on the following equation (1).
  • M M1 + M2 + M3 + W ⁇ L ...
  • M1 is a moment around the boom foot pin of the boom cylinder 17.
  • M2 is a moment around the boom foot pin of the arm 15.
  • M3 is a moment around the boom foot pin of the bucket 16.
  • W is the load of an object such as earth and sand held in the bucket 16.
  • L is a horizontal distance from the boom foot pin to the base end portion of the bucket 16.
  • the moment M is calculated from the head pressure and rod pressure of the boom cylinder 17.
  • the moment M1 is calculated by multiplying the distance between the center of gravity of the boom 14 and the boom foot pin and the weight of the boom 14.
  • the moment M2 is calculated by multiplying the distance between the center of gravity of the arm 15 and the boom foot pin and the weight of the arm 15.
  • the moment M3 is calculated by multiplying the distance between the center of gravity of the bucket 16 and the boom foot pin and the weight of the bucket.
  • the position of the center of gravity of the boom 14, the position of the center of gravity of the arm 15, and the position of the center of gravity of the bucket 16 are calculated based on the information regarding the posture of the working device 13 detected by the posture detecting unit. ..
  • the head pressure of the boom cylinder 17 is detected by the pressure sensor 35, and the rod pressure of the boom cylinder 17 is detected by the pressure sensor 36.
  • the horizontal distance L is calculated based on the information regarding the posture of the work device 13 detected by the posture detection unit.
  • the posture detection unit, the pressure sensors 35, 36, the posture calculation unit 52, and the load calculation unit 54 are load acquisition units that acquire the load of the object held by the bucket 16. To configure.
  • the predicted load determining unit 55 determines the predicted load, which is the load of the object that is predicted to be released on the moving destination in the releasing operation when the preset predicted load determining condition is satisfied. , Determined based on the load acquired by the load acquisition unit.
  • the predicted load determination condition includes a condition that the speed of the boom raising operation is reduced in the moving work (boom raising speed reduction condition).
  • the predicted load determination unit 55 can determine whether or not the boom raising speed decrease condition is satisfied, for example, as follows.
  • the operation determination unit 51 When a return operation signal indicating that a return operation has been given to the operation lever 61A of the boom operation device 61 in the movement work is input to the controller 50, the operation determination unit 51 performs the return operation. Based on the determination of the operation determination unit 51, the predicted load determination unit 55 determines that the boom raising speed decrease condition constituting the predicted load determination condition is satisfied. Specifically, it is as follows.
  • the operator performs a boom raising operation in which the operating lever 61A of the boom operating device 61 is tilted in a predetermined direction from the neutral position so that the boom raising operation is performed. It is given to the operating lever 61A, and the operating lever 61A is held at a fixed position (for example, the position of the full lever) in a state where the operating lever 61A is tilted. Then, when the operator recognizes that the bucket 16 has approached the target position on the dump truck (movement destination), the operator performs the return operation of returning the operation lever 61A from the fixed position to the neutral position side. As a result, the speed of the boom raising operation begins to decrease.
  • the return operation signal is an example of a speed reduction determination signal capable of discriminating a decrease in the speed of the boom raising operation in the movement work.
  • the return operation signal is transmitted from the boom operating device 61 to the controller when the returning operation is given to the operating lever 61A of the boom operating device 61.
  • This is the operation signal input to the 50.
  • the boom operation device 61 is the hydraulic operation device
  • the return operation signal is transmitted from the pilot pressure sensor when the return operation is given to the operation lever 61A of the boom operation device 61.
  • the operation signal (the operation signal corresponding to the pilot pressure detected by the pilot pressure sensor) input to the controller 50.
  • the predicted load determination unit 55 determines that the speed of the boom raising operation starts to decrease in the moving work, it can also determine that the boom raising speed decrease condition is satisfied. Specifically, the predicted load determination unit 55 has started to decrease the speed of the boom raising operation based on the speed (speed signal) of the boom raising operation periodically calculated by the speed calculation unit 53. That is, it can be determined that the acceleration of the boom raising operation has changed to minus.
  • the speed signal is an example of a speed reduction determination signal capable of discriminating a decrease in the speed of the boom raising operation in the movement work.
  • the determination of the predicted load is performed with the determination by the predicted load determining unit 55 that the boom raising speed decrease condition is satisfied as a trigger.
  • the predicted load determination unit 55 determines that the predicted load determination condition (the boom raising speed decrease condition) is satisfied, for example, the object acquired by the load acquisition unit using the determination as a trigger. (The load of the object held by the bucket 16) may be determined as the predicted load. Further, when the predicted load determining unit 55 determines that the predicted load determining condition (the boom raising speed decreasing condition) is satisfied, for example, the predicted load acquired and stored after the completion of the holding operation is predicted. It may be determined as a load. When there are a plurality of loads acquired and stored after the completion of the holding operation, for example, the average value of the plurality of loads may be determined as the predicted load.
  • the predicted load determination condition the boom raising speed decrease condition
  • the predicted load updating unit 56 updates the predicted load based on the load acquired by the load acquiring unit after the prediction load is determined.
  • the fixed load determination unit 57 determines the predicted load as the fixed load of the object when the predetermined fixed load determination condition for determining the fixed load is satisfied.
  • the fixed load is the load of the object that is determined as the load of the object that is actually released on the moving destination in the release operation.
  • the predicted load updating unit 56 updates the predicted load when the fixed load determination condition is not satisfied and when the preset predicted load updating condition is satisfied.
  • the predicted load update condition includes a condition that a first preset reduction operation for reducing the amount of the object held by the bucket 16 is performed after the prediction load is determined (reduction operation condition). , Time condition, and.
  • the bucket pushing operation and the arm pushing operation are preset as the first reducing operation.
  • the bucket pushing operation is an example of an attachment releasing operation.
  • Each of the bucket pushing operation and the arm pushing operation is an operation that can correspond to any of the operation for performing the release amount adjusting operation and the operation for performing the release operation.
  • the release amount adjusting operation is the amount of the earth and sand held in the bucket 16 by releasing a part of the earth and sand (object) held in the bucket 16 from the bucket 16 after performing the holding operation. Is an operation for adjusting the amount (release amount) of the object to be released on the dump truck.
  • the first reduction operation only one of the bucket pushing operation and the arm pushing operation may be set, and the other operation may not be set.
  • the predicted load updating unit 56 can determine whether or not the reduction operation condition is satisfied, for example, as follows.
  • An operation signal (bucket pushing operation signal) indicating that the bucket pushing operation is given to the operating lever 63A of the bucket operating device 63, and the arm pushing operation are given to the operating lever 62A of the arm operating device 62.
  • the operation determination unit 51 determines that the first reduction operation has been performed, and the prediction is made.
  • the load updating unit 56 determines that the reduction operation condition is satisfied.
  • the time condition may be, for example, a condition that the time from the completion of the first reduction operation to the start of the second reduction operation is equal to or greater than a preset time threshold value.
  • the second reduction operation is a preset operation for reducing the amount of the object held by the bucket 16, and is an operation performed after the completion of the first reduction operation.
  • the second reduction operation is the same operation as the first reduction operation. That is, as the second reduction operation, the bucket pushing operation and the arm pushing operation are preset. As the second reduction operation, only one of the bucket pushing operation and the arm pushing operation may be set, and the other operation may not be set.
  • the predicted load updating unit 56 needs to update the predicted load based on the magnitude of the elapsed time from the completion of the first reduction operation to the start of the second reduction operation. To judge. Specifically, when the elapsed time is equal to or greater than the time threshold value, the first reduction operation and the second reduction operation are intermittent operations, and the first reduction operation is the release. It can be regarded as an operation for performing the amount adjusting operation, and in such a case, it is necessary to update the predicted load. Therefore, the predicted load updating unit 56 updates the predicted load when the predicted load updating condition including the condition that the elapsed time is equal to or longer than the time threshold value is satisfied.
  • the first reduction operation and the second reduction operation can be regarded as a series of operations, and in such a case, the first reduction operation is performed. It is not necessary to update the predicted load due to the operation. Therefore, the predicted load updating unit 56 does not update the predicted load if the condition that the elapsed time is equal to or greater than the time threshold is not satisfied.
  • the predicted load updating unit 56 has a function of measuring the elapsed time from the completion of the first reduction operation to the start of the second reduction operation.
  • At least one of the bucket pushing operation being given to the operating lever 63A and the arm pushing operation being given to the operating lever 62A is the operation of the predicted load updating unit 56.
  • the predicted load is determined by the determination unit 51 and the time from the completion of the first reduction operation to the start of the second reduction operation is equal to or longer than a preset time threshold value, the predicted load is applied. Update.
  • the update of the predicted load is performed based on the load acquired by the load acquisition unit after the prediction load is determined.
  • the predicted load updating unit 56 uses the determination as a trigger, for example, when the determined load determination condition is not satisfied after the predicted load is determined and when the predicted load updating condition is satisfied.
  • the load of the object acquired by the load acquisition unit (the load of the object held by the bucket 16) may be updated as the predicted load.
  • the predicted load updating unit 56 acquires the predicted load after the predicted load is determined, for example, when the determined load determination condition is not satisfied and when the predicted load updating condition is satisfied.
  • the memorized load may be updated as the predicted load.
  • the average value of the plurality of loads may be updated as the predicted load.
  • the fixed load determination condition includes a condition that the load acquired by the load acquisition unit after the determination of the predicted load is equal to or less than a preset load threshold value.
  • This load threshold is set to a value greater than zero, for example. Specifically, when the bucket pushing operation is performed in the releasing operation (soil discharging operation), most of the earth and sand held in the bucket 16 falls from the bucket 16 to the dump truck, but adheres to the bucket. The soil may remain in the bucket. Even in such a case, the load threshold value is set to a value larger than zero so that the fixed load determining unit 57 can determine the predicted load as the load of the object. Further, the load threshold value may be set to a value larger than zero in consideration of the accuracy of the load obtained by the load acquisition unit.
  • the fixed load determining unit 57 determines the predicted load 55.
  • the load is determined as the fixed load of the object.
  • the fixed load determination unit 57 updates the predicted load after the prediction load is determined, and when the fixed load determination condition is satisfied thereafter, the prediction load update unit 56 updates the prediction.
  • the load is determined as the fixed load of the object.
  • the fixed load determining unit 57 determines the latest predicted load updated by the predicted load updating unit 56 as the fixed load of the object.
  • the load information output unit 58 outputs information regarding the determined fixed load to the display device 70.
  • the load information output unit 58 may output, for example, the load of the earth and sand (object) held by the bucket 16 when the holding operation is being performed in real time.
  • the load information output unit 58 includes a cumulative value of the load of the earth and sand discharged on the dump truck, a target loading amount of the earth and sand discharged on the dump truck, and earth and sand discharged on the dump truck. You may output the number of times it was done.
  • the display device 70 may be arranged at a position visible to the operator in the cab 12C of the hydraulic excavator 10.
  • the operator can display the difference (remaining amount of the object that can be released) at that time with respect to the target loading amount (loading target) on the dump truck.
  • the load of the earth and sand (object) held by the bucket 16 can be grasped in real time.
  • the operator performs the operation device so that the release amount adjusting operation is performed.
  • the display device 70 may constitute a display device such as a personal computer or a mobile information terminal located in a place different from the hydraulic excavator 10.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control operation executed by the controller 50.
  • step S1 When the controller 50 receives an input of a signal indicating that the holding operation of the loading operation is completed (step S1), the controller 50 performs the control operations of steps S2 to S7 shown in FIG. ..
  • the signal indicating that the holding work has been completed is not particularly limited because it can take various modes depending on the specific content of the holding work, but specific examples are as follows. ..
  • the loading work includes the holding work (excavation work), the moving work, and the releasing work (soil draining work).
  • the holding work is a work of excavating earth and sand and holding it in the bucket 16. Therefore, in the holding operation, the operator performs the boom raising operation, the arm pulling operation, and the bucket pulling operation, but does not perform the turning operation for turning the upper swing body 12.
  • the upper swivel body 12 is swiveled by, for example, about 90 ° in a plan view in order to move the bucket 16 holding the earth and sand directly above the dump truck. This is an operation of moving the bucket 16 above the dump truck. Therefore, when the moving operation is started, the operator performs the turning operation.
  • an operation signal (swivel operation signal) indicating that the operation lever 64A of the swivel operation device 64 has been operated is input to the controller 50, and the operation determination unit 51 performs the swivel operation.
  • the controller 50 determines that the holding operation has been completed (step S1).
  • the controller 50 may determine that the holding work has been completed when the load acquired by the load acquisition unit is equal to or greater than a preset threshold value (holding work completion determination threshold value) (step S1). ).
  • FIG. 4 shows the speed of the boom raising operation, the operation amount (operation signal) of the bucket pushing operation, and the load of the earth and sand (object) held in the bucket 16 in the control operation shown in FIG. It is a graph which shows an example of the time-dependent change.
  • FIG. 4 shows four data displayed with their time axes (horizontal axes) aligned.
  • the data in the first stage of FIG. 4 shows the change over time in the speed of the boom raising operation (boom raising speed).
  • the speed of the boom raising operation is calculated by the speed calculation unit 53 as described above.
  • the behavior of the time-dependent change in the speed of the boom raising operation is substantially the same as the behavior of the time-dependent change in the operation amount of the boom raising operation given to the operation lever 61A of the boom operating device 61. Therefore, the data in the first stage of FIG. 4 may be a change over time in the operation amount of the boom raising operation given to the operation lever 61A of the boom operation device 61.
  • the operator performs a boom raising operation in which the operating lever 61A of the boom operating device 61 is tilted in a predetermined direction from the neutral position so that the boom raising operation is performed. It is given to the operating lever 61A (at the time indicated by the point A in FIG. 4), and the operating lever 61A is held at a fixed position (for example, the position of the full lever) in a state where the operating lever 61A is tilted. As a result, the speed of the boom raising operation gradually increases, and when the maximum speed is reached (at the time point indicated by point B in FIG. 4), the speed is maintained at a substantially constant value thereafter.
  • the operator tilts the operation lever 64A of the turning operation device 64 in a predetermined direction from the neutral position so that the turning operation is performed at the same time as the boom raising operation, if necessary.
  • a turning operation is given to the operation lever 64A, and the operation lever 64A is held at a fixed position (for example, the position of the full lever) in a state where the operation lever 64A is tilted.
  • the return operation is performed (at the time point indicated by point C in FIG. 4). As a result, the speed of the boom raising operation begins to decrease.
  • the return operation may be, for example, an operation in which the operation lever 61A is continuously returned from the fixed position to the neutral position. Further, in the return operation, for example, the operation lever 61A is held in a state of being returned from the fixed position to the position of the half lever (the position between the fixed position and the neutral position), and then the half lever is held. The operation may be such that the position is returned to the neutral position.
  • the operator also performs a return operation of returning the operation lever 64A of the turning operation device 64 from the fixed position to the neutral position side.
  • the boom raising operation and the turning operation are stopped (at the time point indicated by point D in FIG. 4).
  • the predicted load determining unit 55 determines the predicted load. ..
  • the bucket 16 holding the earth and sand may be arranged directly above the dump truck, that is, at a position overlapping the dump truck in a plan view. It may be arranged at a position deviated from the dump truck in a plan view.
  • the bucket 16 is directly above the dump truck, that is, the dump in a plan view. It is placed so that it overlaps the truck.
  • the moving operation is completed at the time indicated by the point D in FIG.
  • the bucket 16 is arranged at a position deviated from the dump truck in a plan view. ..
  • the operation of this second pattern the first half of the moving work is completed at the time indicated by the point D in FIG. 4, and the time zone indicated by the points E to F in the first graph of FIG. 4 is reached.
  • the second half of the moving work is done.
  • the latter half of this moving operation may be, for example, only a turning operation, or may be a combination of a boom raising operation and a turning operation.
  • the bucket 16 is arranged directly above the dump truck, that is, at a position overlapping the dump truck in a plan view.
  • the data in the second stage of FIG. 4 is the operation signal (bucket push operation signal) of the bucket push operation given to the operation lever 63A of the bucket operation device 63 among the operation signals input to the controller 50. It shows the change with time.
  • the bucket pushing operation is set as the first reduction operation, and is also set as the second reduction operation.
  • the data in the third stage of FIG. 4 shows the operation of the first pattern.
  • the bucket pushing operation is given to the operation lever 63A (at the time point indicated by the time G in FIG. 4), so that the predicted load is updated.
  • the fixed load determination condition is satisfied (at the time point indicated by point H in FIG. 4), and the fixed load is determined.
  • the data in the fourth row of FIG. 4 shows the operation of the second pattern.
  • the bucket is attached to the operating lever 63A at the time point shown by the time G of FIG.
  • the release amount adjusting operation is performed.
  • a part of the earth and sand held in the bucket 16 falls from the bucket 16, and the amount of the earth and sand held in the bucket 16 is reduced.
  • the predicted load updating unit 56 updates the predicted load. ..
  • the definite load determination condition is satisfied after updating the predicted load (at the time point indicated by point K in FIG. 4)
  • the definite load is determined.
  • the total value of the load of the object (earth and sand discharged) released on the dump truck by repeating the loading work a plurality of times is the target loading amount on the dump truck.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams showing an example of the contents displayed on the display device 70 by the loading operation of earth and sand by the hydraulic excavator 10 and the control operation, respectively.
  • the loading work has been performed 7 times so far, and the release work (earth removal work) in the case of performing the 8th loading work from now on is performed to carry out the object.
  • the case where the total value of the load (“loading load” in FIG. 5) reaches 2.0t of the target loading amount (“loading target” in FIG. 5) is illustrated.
  • the specific display contents of the display device 70 shown in FIGS. 5 and 6 are as follows.
  • the "bucket load” is a load of an object such as earth and sand held by the bucket 16 calculated by the load calculation unit 54.
  • the “loading load” indicates the total value of the load of the object loaded on the moving destination such as the dump truck. In FIG. 5, it is shown that 1.94 tons of an object has been loaded into the destination by the release work (soil removal work) so far.
  • the "loading target” is a target amount of an object to be loaded at a destination such as a dump truck.
  • the “number of times of loading” indicates the number of times the release work (soil discharge work) is performed at the destination of the dump truck or the like. In the right figure of FIG.
  • the operator determines that it is not necessary to perform the release amount adjusting operation based on the information displayed on the display device 70 (information without the highlighting). Then, an operation is performed so that the operation of the first pattern shown in the data in the third stage of FIG. 4 is performed.
  • the operation of the first pattern will be described again with reference to the flowchart of FIG. 3 and the graph of FIG.
  • the predicted load determination unit 55 of the controller 50 determines whether or not the predicted load determination condition is satisfied (step S2). At the time point indicated by point C in FIG. 4, a speed signal indicating that the boom raising speed has started to decrease in the moving work, or a return operation is given to the operating lever 61A of the boom operating device 61 in the moving work. When a return operation signal indicating that the load has been applied is input to the controller 50, the predicted load determination unit 55 determines that the predicted load determination condition is satisfied (YES in step S2), and for example, the load at that time. The load held by the bucket 16 acquired by the acquisition unit is determined as the predicted load (step S3). In the specific examples shown in FIGS. 4 to 6, the predicted load is determined to be 0.24 t.
  • the fixed load determination unit 57 determines whether or not the fixed load determination condition is satisfied (step S4).
  • the release operation is performed by giving the bucket pushing operation to the operating lever 63A at the time point shown in time G of the data in the third stage of FIG.
  • the definite load determination unit 57 determines that the definite load determination condition is satisfied ( YES in step S4), the predicted load is determined as a definite load (step S5).
  • the fixed load is determined to be 0.24 t.
  • the operator determines that it is necessary to perform the release amount adjusting operation based on the information displayed on the display device 70 (information with the highlighting), and the figure shows the figure.
  • An operation is performed so that the operation of the second pattern shown in the fourth stage of 4 is performed. The operation of this second pattern will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and the graph of FIG.
  • the predicted load determination unit 55 of the controller 50 determines whether or not the predicted load determination condition is satisfied (step S2). At the time point indicated by point C in FIG. 4, the predicted load determination unit 55 determines that the predicted load determination condition is satisfied (YES in step S2), and determines the predicted load (step S3). In the specific examples shown in FIGS. 4 to 6, the predicted load is determined to be 0.15 t.
  • the fixed load determination unit 57 determines whether or not the fixed load determination condition is satisfied (step S4). After the predicted load is determined, at the time point shown in time G of the data in the fourth stage of FIG. 4, the bucket pushing operation (first decreasing operation) is given to the operating lever 63A, so that the release amount adjusting operation is performed. Is done. As a result, a part of the earth and sand held in the bucket 16 falls from the bucket 16, and the amount of the earth and sand held in the bucket 16 is reduced. However, from the time when the first reduction operation is completed (time point indicated by time I in FIG. 4) to the time when the next bucket pushing operation (second reduction operation) is started (time point indicated by time J in FIG. 4). Since the load acquired by the load acquisition unit is larger than the load threshold value in the time zone, the definite load determination unit 57 determines that the definite load determination condition is not satisfied (NO in step S4). , Do not determine the fixed load.
  • the predicted load updating unit 56 determines whether or not the predicted load updating condition is satisfied (step S6).
  • a bucket pushing operation signal indicating that the bucket pushing operation (first decreasing operation) is started is input to the controller 50, and the bucket pushing operation (first decreasing operation) is input to the controller 50.
  • Elapsed time (FIG. 4) from the time when the operation) is completed (the time indicated by point I in FIG. 4) to the time when the next bucket pushing operation (second reduction operation) is started (the time indicated by point J in FIG. 4). In 4, for example, 2 seconds) is equal to or greater than the time threshold.
  • the predicted load updating unit 56 determines that the predicted load updating condition is satisfied (YES in step S6), and for example, the load held by the bucket 16 acquired by the load acquiring unit at that time is applied. , Update as predicted load (step S7).
  • the predicted load is updated to 0.05t. That is, when the fixed load determination condition is not satisfied (NO in step S4) and the predicted load update condition is satisfied (YES in step S6), the load acquisition unit determines the predicted load. The predicted load is updated based on the acquired load.
  • the fixed load determination unit 57 determines whether or not the fixed load determination condition is satisfied (step S4).
  • the operation lever 63A is given the bucket pushing operation (second reduction operation) at the time point shown in time J of the data in the fourth stage of FIG. 4, the load acquisition is performed at the time point shown at point K in FIG.
  • the definite load determination unit 57 determines that the definite load determination condition is satisfied (YES in step S4), and determines the predicted load as the definite load. (Step S5).
  • the fixed load is determined to be 0.05t.
  • the predicted load is determined when the predicted load determining condition including the condition that the speed of the boom raising operation is reduced in the moving work is satisfied. It is possible to obtain the predicted load of the object that is predicted to be released from the bucket 16 on the dump truck without performing complicated setting work according to the site.
  • the operator gives the operating lever 61A a boom raising operation for inclining the operating lever 61A from the neutral position in a predetermined direction so that the boom raising operation is performed, and the operating lever 61A Holds the operating lever in a fixed position (for example, the position of the full lever) in a state where the lever is tilted.
  • the operator when the operator recognizes that the bucket 16 has approached the target position above the moving destination, the operator performs a return operation of returning the operating lever 61A from the fixed position to the neutral position side.
  • the return operation for reducing the speed of the boom raising operation is an operation that is always performed in the moving work regardless of the situation at the work site.
  • the time when the speed of the boom raising operation starts to decrease that is, the time when the return operation is started is often the latter half of the moving work regardless of the situation at the work site, and the time varies. Relatively small.
  • the timing for determining the predicted load in the moving work is suppressed from being varied.
  • the predicted load can be determined. This makes it possible to stably acquire the predicted load without performing complicated setting work according to the situation at the work site.
  • the work machine 10 has a predictive load updating unit 56 that updates the predicted load, and a fixed load determination that determines the predicted load as the fixed load of the object when the fixed load determination condition is satisfied.
  • a unit 57 is further provided, and the predicted load updating unit 56 acquires the load after determining the predicted load when the determined load determination condition is not satisfied and when the predicted load updating condition is satisfied.
  • the predicted load is updated based on the load acquired by the unit, and the predicted load updating condition includes a condition that a preset first reduction operation is performed after the determination of the predicted load, and the first The reduction operation is an operation for reducing the amount of the object held by the bucket 16.
  • the predicted load is updated based on the load acquired by the load acquisition unit after the predicted load is determined. It is possible to prevent a deviation from occurring between the predicted load and the load of the object that is actually released on the moving destination.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above.
  • the present invention includes, for example, the following aspects.
  • the work machine is not limited to the hydraulic excavator 10, but may be another work machine such as a wheel loader.
  • the predicted load determining condition is a condition that the speed of the boom raising operation is reduced in the moving work, but may further include other conditions. ..
  • the predicted load update condition is composed of the reduction operation condition and the time condition, but is not limited thereto.
  • the predicted load update condition may include, for example, the reduction operation condition and not the time condition. Further, the predicted load update condition may include conditions other than the reduction operation condition and the time condition.
  • the time condition is a condition that the time from the completion of the first reduction operation to the start of the second reduction operation is equal to or greater than a preset time threshold value.
  • the time condition is, for example, that the load acquired by the load acquisition unit is reduced by the first reduction operation, and then the state in which the definite load determination condition is not satisfied continues for a preset time threshold value or more. May be the condition. Even when the time condition as in this modification is adopted, the necessity of updating the predicted load is more appropriately determined. That is, in this modified example, the predicted load updating unit determines whether or not the predicted load needs to be updated based on the magnitude of the duration of the state in which the fixed load determination condition is not satisfied after the decrease in the load.
  • the first reduction operation when the duration is equal to or longer than the time threshold value, the first reduction operation can be regarded as an operation for performing the release amount adjusting operation, and in such a case, the predicted load of the predicted load is applied. Needs update. Therefore, the predicted load updating unit updates the predicted load when the predicted load updating condition including the condition that the elapsed time is equal to or longer than the time threshold value is satisfied.
  • the first reduction operation when the duration is smaller than the time threshold value, the first reduction operation can be regarded as an operation for performing the release operation, and in such a case, it is not necessary to update the predicted load. is there. Therefore, the predicted load updating unit does not update the predicted load if the condition that the elapsed time is equal to or greater than the time threshold is not satisfied.
  • the definite load determination condition is a condition (load) that the load acquired by the load acquisition unit after the determination of the predicted load is equal to or less than a preset load threshold value.
  • the fixed load determination condition is, for example, a condition (angle condition) that the angle of the bucket (for example, the bucket angle ⁇ 3 shown in FIG. 1) when the bucket pushing operation is performed becomes equal to or more than a preset angle threshold value. It may include. That is, the fixed load determination condition may include at least one of the load condition and the angle condition.
  • the second reduction operation is the same operation as the first reduction operation, but is not limited to this, and is different from the first reduction operation. May be good.
  • the attachment is the bucket 16, but the attachment is not limited to this.
  • the attachment may be, for example, another attachment such as a fork or grapple.
  • Each of the fork and the grapple is an attachment capable of holding an object of work.
  • Each of the fork and the grapple is provided with a plurality of openable and closable arms for gripping work objects such as transported objects and waste materials.
  • the object held by the attachment interferes with (contacts) an object such as a transported object or waste material already loaded on the dump truck to which the attachment is to be moved. Prior to that, the predicted load is determined. This makes it possible to prevent the accuracy of the fixed load from being lowered due to interference (contact) with the object. Therefore, regardless of whether the attachment is the bucket, the fork, or the grapple, the load of the object can be accurately determined at the same timing by a common program.
  • the predicted load determining unit determines the predicted load when the predicted load determining condition is satisfied in the moving work after the completion of the holding work.
  • the predicted load determining unit may determine the predicted load when the predicted load determining condition is satisfied in the holding operation.
  • the predicted load determination condition may be a condition that the speed of the boom raising operation is reduced in the holding operation.
  • the predicted load determination condition may be a condition that the speed of the boom raising operation is reduced in at least one of the holding operation and the moving operation.
  • the predicted load determining unit may determine the predicted load when the condition that the speed of the boom raising operation is reduced is satisfied.
  • the load of the object held by the attachment may be calculated based on, for example, a value detected by a sensor such as a load cell attached to the attachment.
  • the load acquisition unit includes the sensor and a load calculation unit that calculates the load of the object based on the value detected by the sensor.
  • a work machine capable of acquiring the load of the object released on the moving destination from the attachment is provided without performing complicated setting work according to the situation of the work site.
  • a holding operation for holding the object of work a moving operation for moving the held object onto the moving destination, and a releasing operation for releasing the object on the moving destination.
  • This work machine acquires the load of the machine, a work device including a boom undulatingly supported by the machine and an attachment capable of holding the object, and the object held by the attachment.
  • the predicted load which is the load of the object that is predicted to be released on the moving destination in the releasing operation, is described as described above.
  • It includes a predicted load determining unit that determines based on the load acquired by the load acquiring unit.
  • the predicted load determination condition is at least one of a condition that the speed of the boom raising operation in which the boom operates in the upright direction decreases in the holding operation and a condition that the speed of the boom raising operation decreases in the moving operation. including.
  • the working machine satisfies the predicted load determination condition including at least one of a condition that the speed of the boom raising operation is reduced in the holding work and a condition that the speed of the boom raising operation is reduced in the moving work. Since the predicted load is determined when this is done, the prediction of the object that is predicted to be released from the attachment on the moving destination without performing complicated setting work according to the work site. The load can be obtained.
  • the predicted load determining condition is a condition that the speed of the boom raising operation is reduced in the moving work, and the predicted load determining unit satisfies the predicted load determining condition in the moving work. In some cases, it may be configured to determine the predicted load.
  • the predicted load and the said moving destination are actually released as compared with the case where the predicted load is determined in the holding work. It is possible to suppress the occurrence of deviation from the load of the object. Specifically, in the moving work performed before the releasing work, a part of the object such as earth and sand held by the attachment due to vibration generated in the attachment during the moving work falls from the attachment. I have something to do. Therefore, the determination of the predicted load in the moving operation performed after the holding operation sets the timing of determining the predicted load in the release operation as compared with the case where the predicted load is determined in the holding operation. Allows you to approach the timing when is started. This makes it possible to reduce the deviation that occurs between the predicted load and the load of the object that is actually released on the destination.
  • the operator of the hydraulic excavator which is an example of the work machine, may perform the following reduction operation after performing the excavation work (an example of the holding work) and before starting the release work. .. That is, this reduction operation reduces the amount of earth and sand held in the bucket by releasing a part of the earth and sand (an example of the object) held in the bucket (an example of the attachment) from the bucket. This is an operation for adjusting the amount (release amount) of the object to be released on the dump truck (an example of the movement destination). If such a reduction operation is performed after the determination of the predicted load and before the start of the releasing operation, the predicted load and the load of the object actually released on the moving destination There may be a gap between the two. Therefore, when the reduction operation is performed, it is preferable that the work machine further has the following configuration.
  • the work machine is preset to determine the predicted load updating unit that updates the predicted load and the fixed load as the load of the object that is actually released on the moving destination in the releasing work.
  • the definite load determining unit for determining the predicted load as the definite load is further provided, and the predicted load updating unit is when the definite load determining condition is not satisfied.
  • the preset predicted load update condition is satisfied, the predicted load is updated based on the load acquired by the load acquisition unit after the determination of the predicted load, and the predicted load update condition is set.
  • the first reduction operation is an operation for reducing the amount of the object held by the attachment, including the condition that the preset first reduction operation is performed after the predicted load is determined. There may be.
  • the predicted load is updated based on the load acquired by the load acquisition unit after the predicted load is determined. It is possible to prevent a deviation from occurring between the predicted load and the load of the object that is actually released on the moving destination.
  • the predicted load update condition is said to be equal to or greater than a preset time threshold value from the completion of the first reduction operation to the start of the preset second reduction operation.
  • the second reduction operation is an operation for reducing the amount of the object held by the attachment, and may be an operation performed after the completion of the first reduction operation. ..
  • the necessity of updating the predicted load is more appropriately determined. Specifically, it is as follows.
  • the predicted load updating unit determines whether or not the predicted load needs to be updated based on the magnitude of the elapsed time from the completion of the first reduction operation to the start of the second reduction operation. judge. Specifically, when the elapsed time is equal to or greater than the time threshold value, the first reduction operation and the second reduction operation are intermittent operations, and the first reduction operation is the release. It can be regarded as an operation for performing an operation for adjusting the amount, and in such a case, it is necessary to update the predicted load.
  • the predicted load updating unit updates the predicted load when the predicted load updating condition including the condition that the elapsed time is equal to or longer than the time threshold value is satisfied.
  • the first reduction operation and the second reduction operation can be regarded as a series of operations, and in such a case, the first reduction operation is performed. It is not necessary to update the predicted load due to the operation. Therefore, the predicted load updating unit does not update the predicted load if the condition that the elapsed time is equal to or greater than the time threshold is not satisfied.
  • the fixed load determination condition may include a condition that the load acquired by the load acquisition unit after the determination of the predicted load is equal to or less than a preset load threshold value.
  • the predicted load can be determined as the definite load.
  • the attachment release operation which is an operation for causing the attachment to release at least a part of the object held by the attachment, is set as the first reduction operation. Good.
  • the predicted load can be appropriately updated when the attachment release operation is performed.
  • the work device further includes an arm that is rotatably attached to the tip of the boom and the attachment is attached to the tip of the arm, and the attachment is formed by a bucket.
  • an arm pushing operation which is an operation for pushing the arm in a direction in which the tip of the arm separates from the boom, is further set, and the predicted load updating unit is the attachment releasing operation. And the predicted load may be updated when at least one of the arm pushing operations is performed.
  • the predicted load can be appropriately updated when at least one of the attachment release operation and the arm pushing operation is performed.

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Abstract

作業機械(10)は、アタッチメント(16)により保持される対象物の荷重を取得する荷重取得部と、予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、解放作業において移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する予測荷重決定部(55)と、を備える。前記予測荷重決定条件は、ブーム(14)が起立方向に作動するブーム上げ動作の速度が保持作業において減少するという条件及びブーム上げ動作の速度が移動作業において減少するという条件の少なくとも一方の条件を含む。

Description

作業機械
 本発明は、油圧ショベルなどの作業機械に関する。
 従来、例えば油圧ショベルなどの作業機械が知られている。前記油圧ショベルは、ブーム、アーム及びバケットを含む作業装置を備える。前記油圧ショベルは、作業現場において、土砂などの作業の対象物を、例えばダンプトラックなどの移動先に積み込むための積込作業を行う。具体的に、前記積込作業は、前記バケットによって前記土砂を掘削して当該土砂を前記バケットに保持する保持作業(掘削作業)と、前記バケットに保持された前記土砂を前記移動先の前記ダンプトラックの上まで移動させる移動作業と、前記土砂を前記ダンプトラックの上で前記バケットから解放する解放作業(排土作業)と、を含む。このような油圧ショベルとして、いわゆるペイロード機能を搭載するものも知られている。このペイロード機能は、前記バケットに保持される前記土砂の荷重を計測する機能である。前記油圧ショベルによる前記ダンプトラックへの積込動作時にこのペイロード機能を機能させることで、前記ダンプトラックに積み込まれる土砂量を演算することが出来る。
 特許文献1は、ダンプトラックへの積込動作を精度よく検出することにより、ダンプトラックに積み込まれた掘削物の荷重を正確に把握するための技術を開示している(特許文献1の段落0005)。この特許文献1の油圧ショベルでは、バケットが基準高さを通過したことを条件に、油圧ショベルの動作がダンプトラックに対する掘削物の積込動作であると判定され、積込荷重値決定部によって積込荷重値が決定される(特許文献1の段落0104~段落0107)。前記基準高さは、油圧ショベルのユーザによって設定される(引用文献1の段落0044)。
 しかしながら、前記積込作業においてダンプトラックに土砂を積み込むために前記バケットを上昇させる高さは、前記積込作業において前記油圧ショベルが配置される地面と前記ダンプトラックが配置される地面との高低差に左右される。また、前記積込作業においてダンプトラックに土砂を積み込むために前記バケットを上昇させる高さは、掘削位置の高さと前記ダンプトラックが配置される地面との高低差にも左右される。これらの高低差は、作業現場の状況に応じて異なる。このため、前記特許文献1の技術では、前記油圧ショベルのオペレータは前記作業現場の状況に応じて前記基準高さの設定を変更するという煩雑な設定作業が必要である。
特開2018-188831号公報
 本発明は、作業現場の状況に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、バケットなどのアタッチメントから移動先の上で解放される対象物の荷重を取得することができる作業機械を提供することを目的とする。
 提供されるのは、作業の対象物を保持する保持作業と、保持された前記対象物を移動先の上に移動させる移動作業と、前記移動先の上で前記対象物を解放する解放作業と、を行う作業機械である。この作業機械は、機体と、前記機体に起伏可能に支持されるブームと前記対象物を保持することが可能なアタッチメントとを含む作業装置と、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部と、予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する予測荷重決定部と、を備える。前記予測荷重決定条件は、前記ブームが起立方向に作動するブーム上げ動作の速度が前記保持作業において減少するという条件及び前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件の少なくとも一方の条件を含む。
本発明の実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを示す側面図である。 前記油圧ショベルに搭載されるコントローラ及びこれにより制御される回路の構成を示す図である。 前記コントローラにより実行される制御動作を示すフローチャートである。 前記制御動作において、前記ブーム上げ動作の速度、前記バケット押し操作の操作量(操作信号)、及び前記バケットに保持される土砂の荷重のそれぞれの経時変化の一例を示すグラフである。 前記油圧ショベルによる土砂の積込作業、及び前記制御動作により表示装置に表示される内容の一例を示す図である。 前記油圧ショベルによる土砂の積込作業、及び前記制御動作により表示装置に表示される内容の一例を示す図である。
 本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
 図1は、本発明の実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルを示す。図2は、前記油圧ショベルに搭載されるコントローラ及びこれにより制御される回路の構成を示す図である。
 図1及び図2に示すように、油圧ショベル10は、下部走行体11と、前記下部走行体11に旋回可能に搭載される上部旋回体12と、前記上部旋回体12に搭載される作業装置13と、複数の油圧アクチュエータと、少なくとも一つの油圧ポンプ21と、パイロットポンプ22と、複数の操作装置と、複数の制御弁と、複数の圧力センサと、姿勢検出部と、コントローラ50と、を備える。
 前記下部走行体11及び前記上部旋回体12は、前記作業装置13を支持する機体を構成する。前記下部走行体11は、前記油圧ショベル10を走行させるための図略の走行装置を有し、地面Gの上を走行することができる。前記上部旋回体12は、旋回フレーム12Aと、その上に搭載されるエンジンルーム12B及びキャブ12Cとを含む。前記エンジンルーム12Bはエンジンを収容し、前記キャブ12Cには、オペレータが着座する座席、種々の操作レバー、操作ペダルなどが配置されている。
 前記作業装置13は、土砂をダンプトラックに積み込むための積込作業を行うことが可能な複数の可動部を含む。前記複数の可動部は、ブーム14、アーム15及びバケット16を含む。前記土砂は、作業の対象物の一例であり、前記ダンプトラックは、移動先の一例であり、前記バケット16は、アタッチメントの一例である。
 前記積込作業は、前記土砂を掘削して前記バケット16に保持する保持作業(掘削作業)と、保持された前記土砂を前記ダンプトラックの真上に移動する移動作業と、前記ダンプトラックの上で前記土砂を解放する解放作業(排土作業)と、を含む。前記解放作業において解放された前記土砂は、前記バケット16から落下して前記ダンプトラックに積み込まれる。
 前記ブーム14は、図1の矢印A1に示されるように起伏可能すなわち水平軸回りに回動可能となるように前記旋回フレーム12Aの前部に支持される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記アーム15は、図1の矢印A2に示されるように水平軸回りに回動可能となるように前記ブーム14の先端部に取り付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記バケット16は、図1の矢印A3に示されるように水平軸周りに回動可能となるように前記アーム15の先端部に取り付けられる基端部を有する。
 前記複数の油圧アクチュエータは、複数の油圧シリンダと、旋回モータ20と、を含む。前記複数の油圧シリンダは、前記ブーム14を動かすための少なくとも一つのブームシリンダ17と、前記アーム15を動かすためのアームシリンダ18と、前記バケット16を動かすためのバケットシリンダ19と、を含む。図2では、1つの油圧ポンプ21のみが図示されているが、前記油圧ショベル10は、複数の油圧ポンプを備えていてもよい。
 前記少なくとも一つのブームシリンダ17は、前記上部旋回体12と前記ブーム14との間に介在し、前記油圧ポンプ21から吐出される作動油の供給を受けることにより伸長又は収縮し、これにより、前記ブーム14を前記矢印A1で示す起立方向又は倒伏方向に回動させる。
 前記アームシリンダ18は、前記ブーム14と前記アーム15との間に介在し、前記作動油の供給を受けることにより伸長又は収縮し、これにより、前記アーム15を前記矢印A2で示すアーム引き方向又はアーム押し方向に回動させる。前記アーム引き方向は、前記アーム15の先端が前記ブーム14に近づく方向であり、前記アーム押し方向は、前記アーム15の先端が前記ブーム14から離れる方向である。
 前記バケットシリンダ19は、前記アーム15と前記バケット16との間に介在し、前記作動油の供給を受けることにより伸長又は収縮し、これにより、前記バケット16を前記矢印A3で示すバケット引き方向又はバケット押し方向に回動させる。前記バケット引き方向は、図1に示す前記アーム15の長手方向を示す直線15aと、前記バケット16の方向を示す直線16aとのなす角度θ3が小さくなる方向であり、前記バケット押し方向は、前記角度θ3が大きくなる方向である。
 前記旋回モータ20は、前記作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体12を旋回させるように作動する油圧モータである。当該旋回モータ20は、前記作動油の供給を受けて回転する図略の出力軸を有し、当該出力軸は上部旋回体12を左右双方向に旋回させるように上部旋回体12に連結されている。具体的に、前記旋回モータ20は、一対のポートを有し、これらのうちの一方のポートへの作動油の供給を受けることにより当該一方のポートに対応する方向に前記出力軸が回転するとともに他方のポートから作動油を排出する。
 図2に示すように、前記複数の操作装置は、ブーム操作装置61と、アーム操作装置62と、バケット操作装置63と、旋回操作装置64と、を含む。これらの操作装置61~64は、オペレータの操作を受ける操作レバー61A~64Aをそれぞれ有する。各操作装置は、油圧式の操作装置により構成されていてもよく、電気式の操作装置により構成されていてもよい。一つの操作レバーが複数の操作レバーを兼ねていてもよい。例えば、オペレータが着座する座席の前方右側に右側操作レバーを設け、前後方向に操作された場合にブームレバーとして機能し、かつ、左右方向に操作された場合にバケットレバーとして機能してもよい。同様に、前記座席の前方左側に左側操作レバーを設け、前後方向に操作された場合にアームレバーとして機能し、かつ、左右方向に操作された場合に旋回レバーとして機能してもよい。レバーパターンは、オペレータの操作指示によって任意に変更されてもよい。図2は、前記操作装置61~64が電気式の操作装置により構成される場合の回路構成を示している。
 前記複数の制御弁は、ブーム制御弁41と、アーム制御弁42と、バケット制御弁43と、旋回制御弁44と、一対のブーム電磁比例弁45と、一対のアーム電磁比例弁46と、一対のバケット電磁比例弁47と、一対の旋回電磁比例弁48と、を含む。
 例えば、前記バケット操作装置63の前記操作レバー63Aが操作されると、前記操作レバー63Aの操作量及び操作方向に関する情報は電気信号(操作信号)に変換されてコントローラ50に入力される。コントローラ50は、前記操作信号に対応した指令信号(指令電流)を、前記一対のバケット電磁比例弁47のうちの前記操作レバー63Aの操作方向に対応するバケット電磁比例弁47に入力する。当該バケット電磁比例弁47は、前記パイロットポンプ22が吐出するパイロット油の圧力を前記指令信号に応じて減圧し、減圧されたパイロット圧を、前記バケット制御弁43における一対のパイロットポートの一方に供給する。これにより、前記バケット制御弁43は、前記パイロット圧が入力される前記パイロットポートに対応する方向に、前記パイロット圧の大きさに対応するストロークで開弁する。その結果、前記油圧ポンプ21から吐出される作動油が、前記ストロークに対応する流量で前記バケットシリンダ19のヘッド側室又はロッド側室に供給されることが許容される。なお、他の操作装置61,62,64の操作レバーが操作された場合の動作は、上記と同様であるので説明を省略する。
 なお、各操作装置が油圧式である場合の油圧回路図は省略するが、その場合、前記油圧ショベル10の油圧回路は次のように動作する。例えば前記バケット操作装置63の前記操作レバー63Aが操作されると、前記パイロットポンプ22からのパイロット一次圧が前記バケット操作装置63のリモコン弁において前記操作レバー63Aの操作量に応じて減圧され、減圧されたパイロット圧が前記リモコン弁から出力される。出力されたパイロット圧は、前記バケット制御弁43における一対のパイロットポートの一方に入力される。これにより、前記バケット制御弁43は、前記パイロット圧が入力される前記パイロットポートに対応する方向に、前記パイロット圧の大きさに対応するストロークで開弁する。その結果、前記油圧ポンプ21から吐出される作動油が、前記ストロークに対応する流量で前記バケットシリンダ19のヘッド側室又はロッド側室に供給されることが許容される。
 前記複数の圧力センサは、図2に示すように、前記ブームシリンダ17のヘッド圧を検出するための圧力センサ35と、前記ブームシリンダ17のロッド圧を検出するための圧力センサ36と、を含む。
 前記姿勢検出部は、前記ブーム14の姿勢情報を検出可能なブーム姿勢検出装置31と、前記アーム15の姿勢情報を検出可能なアーム姿勢検出装置32と、前記バケット16の姿勢情報を検出可能なバケット姿勢検出装置33と、を含む。本実施形態では、これらの姿勢検出装置31,32,33のそれぞれは、例えば、慣性計測装置(Inertial Measurement Unit:IMU)により構成される。
 なお、前記姿勢検出部は、ストロークセンサにより構成されていてもよく、角度センサにより構成されていてもよく、衛星測位システムを利用した位置検出装置により構成されていてもよい。すなわち、前記ブーム14の姿勢、前記アーム15の姿勢、及び前記バケット16の姿勢は、例えば、前記ブームシリンダ17、前記アームシリンダ18、及び前記バケットシリンダ19のストロークを検出する前記ストロークセンサにより得られるストローク値に基づいて演算されてもよい。また、前記ブーム14の姿勢、前記アーム15の姿勢、及び前記バケット16の姿勢は、例えば、前記ブーム14の前記基端部の回動軸、前記アーム15の前記基端部の回動軸、及び前記バケット16の前記基端部の回動軸にそれぞれ設けられた前記角度センサにより得られる角度値に基づいて演算されてもよい。また、前記ブーム14の姿勢、前記アーム15の姿勢、及び前記バケット16の姿勢は、例えば、GNSSセンサのような衛星測位システムを利用した前記位置検出装置により得られる検出値に基づいて演算されてもよい。
 上記のような姿勢検出部により検出された前記ブーム14の姿勢、前記アーム15の姿勢、及び前記バケット16の姿勢に関する姿勢情報(姿勢信号)は、コントローラ50に入力される。
 前記コントローラ50(メカトロコントローラ)は、例えばCPU、メモリなどを備えるコンピュータにより構成され、操作判定部51と、姿勢演算部52と、速度演算部53と、荷重演算部54と、予測荷重決定部55と、予測荷重更新部56と、確定荷重決定部57と、荷重情報出力部58と、を機能として有する。
 前記操作判定部51は、前記複数の操作装置61~64のそれぞれの操作レバーに操作が与えられたか否かを判定する。前記複数の操作装置61~64のそれぞれが図2に示すような前記電気式の操作装置である場合、前記操作装置61~64のそれぞれは、対応する操作レバーに与えられる操作量及び操作方向に応じた前記操作信号を前記コントローラ50に入力する。前記操作判定部51は、入力された前記操作信号に基づいて、対応する操作装置の操作レバーに操作が与えられたこと、具体的には、前記操作レバーに与えられた前記操作量及び前記操作方向を判定することができる。
 具体的に、本実施形態では、前記操作判定部51は、前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aに前記ブームシリンダ17を伸長させるブーム上げ操作又は前記ブームシリンダ17を収縮させるブーム下げ操作が与えられたこと、前記アーム操作装置62の前記操作レバー62Aに前記アームシリンダ18を伸長させるアーム引き操作又は前記アームシリンダ18を収縮させるアーム押し操作が与えられたこと、前記バケット操作装置63の前記操作レバー63Aに前記バケットシリンダ19を伸長させるバケット引き操作及び前記バケットシリンダ19を収縮させるバケット押し操作が与えられたこと、前記旋回操作装置64の前記操作レバー64Aに前記上部旋回体12を旋回させる右旋回操作又は左旋回操作が与えられたこと、をそれぞれ判定することができる。前記複数の操作装置61~64のそれぞれが前記電気式の操作装置である場合、前記操作判定部51は、前記複数の操作装置61~64の操作レバー61A~64Aに与えられる操作を検出可能な操作検出部を構成する。
 前記操作装置61~64のそれぞれが前記油圧式の操作装置である場合、前記油圧ショベル10は、前記複数の操作装置61~64のそれぞれの前記操作レバーに与えられる操作量に応じて前記リモコン弁から出力されるパイロット圧を検出する図略の複数のパイロット圧センサを備える。複数のパイロット圧センサのそれぞれは、検出したパイロット圧に対応する信号である操作信号を前記コントローラ50に入力する。前記操作判定部51は、入力された前記操作信号に基づいて、対応する操作装置の操作レバーに操作が与えられたこと、具体的には、前記操作レバーに与えられた前記操作量及び前記操作方向を判定することができる。前記複数の操作装置61~64のそれぞれが前記油圧式の操作装置である場合、前記複数のパイロット圧センサと前記操作判定部51は、前記複数の操作装置61~64の操作レバー61A~64Aに与えられる操作を検出可能な操作検出部を構成する。
 前記姿勢演算部52は、前記姿勢検出部から入力される前記姿勢信号に基づいて、前記ブーム14の姿勢、前記アーム15の姿勢、及び前記バケット16の姿勢のそれぞれを演算する。前記姿勢演算部52は、前記ブーム14の姿勢、前記アーム15の姿勢、及び前記バケット16の姿勢として、例えば図1に示すブーム角度θ1、アーム角度θ2、及びバケット角度θ3を、前記姿勢信号に基づいてそれぞれ演算してもよい。
 前記ブーム角度θ1は、例えば、前記ブーム14の方向を示す直線14aと、前記上部旋回体12の旋回中心軸Cに直交する平面Pとのなす角度であってもよい。前記アーム角度θ2は、前記アーム15の方向を示す前記直線15aと、前記直線14aとのなす角度であってもよい。前記バケット角度θ3は、前記バケット16の方向を示す前記直線16aと、前記直線15aとのなす角度であってもよい。前記直線14aは、前記ブーム14の前記基端部の回動軸と、前記ブーム14の前記先端部の回動軸(前記アーム15の前記基端部の回動軸)とを結ぶ直線であってもよい。前記直線15aは、前記アーム15の前記基端部の回動軸と前記アーム15の前記先端部の回動軸(前記バケット16の前記基端部の回動軸)とを結ぶ直線であってもよい。前記直線16aは、前記バケット16の前記基端部の回動軸と前記バケット16の先端部16Eとを結ぶ直線であってもよい。
 前記速度演算部53は、前記ブーム14が前記起立方向に作動するブーム上げ動作の速度を演算する。前記速度演算部53は、周期的に取得される複数の前記ブーム角度θ1に基づいて、前記ブーム角度θ1の変化量を、その変化した時間で割り算することにより前記ブーム上げ動作の速度(角速度)を演算してもよい。また、前記ブーム姿勢検出装置31が前記ストロークセンサにより構成される場合、前記速度演算部53は、周期的に取得される前記ブームシリンダ17の複数のストローク値に基づいて、ストローク値の変化量を、その変化した時間で割り算することにより前記ブームシリンダ17の伸長速度を演算し、演算された前記伸長速度に基づいて前記ブーム上げ動作の速度を演算してもよい。
 前記荷重演算部54は、前記バケット16に保持される前記対象物の荷重を例えば以下のようにして算出する。なお、前記対象物の荷重は、以下の演算方法に限られず、他の公知の手段を用いて演算することが可能である。
 本実施形態では、前記荷重演算部54は、前記バケット16に保持される前記対象物の荷重を次の式(1)に基づいて算出する。
 M=M1+M2+M3+W×L ・・・(1)
 式(1)において、Mは、前記ブームシリンダ17のブームフートピン回りのモーメントである。M1は、前記ブーム14の前記ブームフートピン回りのモーメントである。M2は、前記アーム15の前記ブームフートピン回りのモーメントである。M3は、前記バケット16の前記ブームフートピン回りのモーメントである。Wは、前記バケット16に保持される土砂等の対象物の荷重である。Lは、前記ブームフートピンから前記バケット16の基端部までの水平方向の距離である。
 前記モーメントMは、ブームシリンダ17のヘッド圧とロッド圧とから算出される。前記モーメントM1は、前記ブーム14の重心と前記ブームフートピンとの間の距離と、前記ブーム14の重量との積により算出される。前記モーメントM2は、前記アーム15の重心と前記ブームフートピンとの間の距離と、前記アーム15の重量との積により算出される。前記モーメントM3は、前記バケット16の重心と前記ブームフートピンとの間の距離と、前記バケットの重量との積により算出される。
 前記ブーム14の重心の位置、前記アーム15の重心の位置、及び前記バケット16の重心の位置のそれぞれは、前記姿勢検出部により検出される前記作業装置13の姿勢に関する情報に基づいて算出される。前記ブームシリンダ17の前記ヘッド圧は、圧力センサ35により検出され、前記ブームシリンダ17の前記ロッド圧は、圧力センサ36により検出される。前記水平方向の距離Lは、前記姿勢検出部により検出される前記作業装置13の姿勢に関する情報に基づいて算出される。
 なお、本実施形態では、前記姿勢検出部、前記圧力センサ35,36、前記姿勢演算部52及び前記荷重演算部54は、前記バケット16により保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部を構成する。
 前記予測荷重決定部55は、予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する。
 前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件(ブーム上げ速度減少条件)を含む。前記予測荷重決定部55は、前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたか否かを、例えば次のように判定することができる。
 前記移動作業において前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aに戻し操作が与えられたことを示す戻し操作信号が前記コントローラ50に入力されると、前記操作判定部51は、前記戻し操作が行われたと判定し、前記予測荷重決定部55は、前記操作判定部51の上記判定に基づいて、前記予測荷重決定条件を構成する前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたと判定する。具体的には次の通りである。
 前記保持作業の完了後に行われる前記移動作業において、オペレータは、前記ブーム上げ動作が行われるように前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aを中立位置から所定の方向に傾斜させるブーム上げ操作を前記操作レバー61Aに与え、当該操作レバー61Aが傾斜した状態で当該操作レバー61Aを一定位置(例えばフルレバーの位置)に保持する。そして、オペレータは、前記バケット16が前記ダンプトラック(移動先)の上の目標位置に近づいたことを認識すると、前記操作レバー61Aを前記一定位置から前記中立位置側に戻す前記戻し操作を行う。これにより、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める。前記戻し操作信号は、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度の減少を判別可能な速度減少判別信号の一例である。
 前記ブーム操作装置61が前記電気式の操作装置である場合、前記戻し操作信号は、前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aに前記戻し操作が与えられたときに前記ブーム操作装置61から前記コントローラ50に入力される前記操作信号である。また、前記ブーム操作装置61が前記油圧式の操作装置である場合、前記戻し操作信号は、前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aに前記戻し操作が与えられたときに前記パイロット圧センサから前記コントローラ50に入力される前記操作信号(前記パイロット圧センサにより検出されるパイロット圧に対応する前記操作信号)である。
 また、前記予測荷重決定部55は、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少し始めたと判定した場合に、前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたと判定することもできる。具体的に、前記予測荷重決定部55は、前記速度演算部53により周期的に演算される前記ブーム上げ動作の速度(速度信号)に基づいて前記ブーム上げ動作の速度が減少し始めたこと、すなわち、前記ブーム上げ動作の加速度がマイナスに変化したことを判定することができる。前記速度信号は、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度の減少を判別可能な速度減少判別信号の一例である。
 前記予測荷重の決定は、前記予測荷重決定部55により前記ブーム上げ速度減少条件が満たされたと判定されたことをトリガーとして行われる。
 具体的に、前記予測荷重決定部55は、例えば、前記予測荷重決定条件(前記ブーム上げ速度減少条件)が満たされたと判定した場合、その判定をトリガーとして前記荷重取得部が取得する前記対象物の荷重(前記バケット16が保持する前記対象物の荷重)を、前記予測荷重として決定してもよい。また、前記予測荷重決定部55は、例えば、前記予測荷重決定条件(前記ブーム上げ速度減少条件)が満たされたと判定した場合、前記保持作業の完了後に取得されて記憶された荷重を、前記予測荷重として決定してもよい。前記保持作業の完了後に取得されて記憶された荷重が複数存在する場合、例えば当該複数の荷重の平均値を、前記予測荷重として決定してもよい。
 前記予測荷重更新部56は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重を更新する。
 前記確定荷重決定部57は、確定荷重を決定するために予め設定された確定荷重決定条件が満たされた場合に、前記予測荷重を前記対象物の前記確定荷重として決定する。前記確定荷重は、前記解放作業において前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重として確定される前記対象物の荷重である。
 前記予測荷重更新部56は、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、予め設定された予測荷重更新条件が満たされた場合に、前記予測荷重を更新する。
 前記予測荷重更新条件は、前記バケット16により保持される前記対象物の量を減少させるための予め設定された第1の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われるという条件(減少操作条件)と、時間条件と、により構成される。
 本実施形態では、前記第1の減少操作として、前記バケット押し操作と前記アーム押し操作とが予め設定されている。前記バケット押し操作はアタッチメント解放操作の一例である。前記バケット押し操作及び前記アーム押し操作のそれぞれは、解放量調節動作を行うための操作、及び前記解放作業を行うための操作の何れにも該当し得る操作である。前記解放量調節動作は、前記保持作業を行った後に、前記バケット16に保持された土砂(対象物)の一部を当該バケット16から解放することにより前記バケット16に保持された前記土砂の量を減少させ、前記ダンプトラックの上で解放する前記対象物の量(解放量)を調節するための動作である。なお、第1の減少操作として、前記バケット押し操作と前記アーム押し操作のうちの一方の操作のみが設定され、他方の操作が設定されていなくてもよい。
 前記予測荷重更新部56は、前記減少操作条件が満たされたか否かを、例えば次のように判定することができる。前記バケット操作装置63の前記操作レバー63Aに前記バケット押し操作が与えられたことを示す操作信号(バケット押し操作信号)、及び前記アーム操作装置62の前記操作レバー62Aに前記アーム押し操作が与えられたことを示す操作信号(アーム押し操作信号)の少なくとも一方の操作信号が前記コントローラ50に入力されると、前記操作判定部51は、前記第1の減少操作が行われたと判定し、前記予測荷重更新部56は、前記減少操作条件が満たされたと判定する。
 前記時間条件は、例えば、前記第1の減少操作が完了してから第2の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上であるという条件であってもよい。
 前記第2の減少操作は、前記バケット16により保持される前記対象物の量を減少させるための予め設定された操作であり、前記第1の減少操作の完了後に行われる操作である。本実施形態では、前記第2の減少操作は、前記第1の減少操作と同じ操作である。すなわち、前記第2の減少操作として、前記バケット押し操作と前記アーム押し操作とが予め設定されている。なお、第2の減少操作として、前記バケット押し操作と前記アーム押し操作のうちの一方の操作のみが設定され、他方の操作が設定されていなくてもよい。
 本実施形態では、前記予測荷重更新部56は、前記第1の減少操作が完了してから第2の減少操作が開始されるまでの経過時間の大小に基づいて前記予測荷重の更新の要否を判定する。具体的に、前記経過時間が前記時間閾値以上である場合には、前記第1の減少操作と前記第2の減少操作とが互いに間欠的な操作であり、前記第1の減少操作が前記解放量調節動作を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が必要である。従って、前記予測荷重更新部56は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件を含む前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重を更新する。一方、前記経過時間が前記時間閾値よりも小さい場合には、前記第1の減少操作と前記第2の減少操作とが一連の操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記第1の減少操作に伴う前記予測荷重の更新は不要である。従って、前記予測荷重更新部56は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされない場合、前記予測荷重を更新しない。
 前記予測荷重更新部56は、前記第1の減少操作が完了してから前記第2の減少操作が開始されるまでの経過時間を計測する機能を有する。
 前記予測荷重更新部56は、前記予測荷重の決定後に、前記バケット押し操作が前記操作レバー63Aに与えられたこと及び前記アーム押し操作が前記操作レバー62Aに与えられたことの少なくとも一方が前記操作判定部51によって判定され、かつ、前記第1の減少操作が完了してから前記第2の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上である場合に、前記予測荷重を更新する。
 前記予測荷重の更新は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて行われる。
 具体的に、前記予測荷重更新部56は、例えば、前記予測荷重の決定後に、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされた場合、その判定をトリガーとして前記荷重取得部が取得する前記対象物の荷重(前記バケット16が保持する前記対象物の荷重)を、前記予測荷重として更新してもよい。また、前記予測荷重更新部56は、例えば、前記予測荷重の決定後に、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされた場合、前記予測荷重の決定後に取得されて記憶された荷重を、前記予測荷重として更新してもよい。前記予測荷重の決定後に取得されて記憶されたた荷重が複数存在する場合、例えば当該複数の荷重の平均値を、前記予測荷重として更新してもよい。
 前記確定荷重決定条件は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重が予め設定された荷重閾値以下であるという条件を含む。この荷重閾値は、例えばゼロよりも大きな値に設定される。具体的に、前記解放作業(排土作業)において前記バケット押し操作が行われると、前記バケット16に保持されていた土砂の大半は当該バケット16から前記ダンプトラックに落下するが、前記バケットに付着した土砂が前記バケットに残存する場合がある。このような場合でも、前記確定荷重決定部57が前記予測荷重を前記対象物の荷重として確定することができるように、前記荷重閾値は、ゼロよりも大きな値に設定される。また、前記荷重閾値は、前記荷重取得部により得られる荷重の精度を考慮したゼロよりも大きな値に設定されてもよい。
 前記確定荷重決定部57は、前記予測荷重の決定後に、前記予測荷重の更新が行われていない段階で、前記確定荷重決定条件が満たされた場合、前記予測荷重決定部55が決定した前記予測荷重を前記対象物の確定荷重として決定する。一方、前記確定荷重決定部57は、前記予測荷重の決定後に、前記予測荷重の更新が行われ、その後に前記確定荷重決定条件が満たされた場合、前記予測荷重更新部56が更新した前記予測荷重を前記対象物の確定荷重として決定する。前記予測荷重の更新が複数回行われた場合、前記確定荷重決定部57は、前記予測荷重更新部56が更新した直近の前記予測荷重を前記対象物の確定荷重として決定する。
 前記荷重情報出力部58は、決定された前記確定荷重に関する情報を表示装置70に出力する。前記荷重情報出力部58は、前記確定荷重に関する情報の他、例えば、前記保持作業が行われているときの前記バケット16が保持する土砂(対象物)の荷重をリアルタイムで出力してもよい。また、前記荷重情報出力部58は、前記積込作業において、前記ダンプトラックに排土された土砂の荷重の累積値、前記ダンプトラックに排土する土砂の目標積み込み量、前記ダンプトラックに排土した回数などを出力してもよい。
 前記表示装置70は、前記油圧ショベル10のキャブ12Cにおいてオペレータが視認可能な位置に配置されていてもよい。前記表示装置70が上記のような各種情報を表示することにより、オペレータは、前記ダンプトラックへの目標積み込み量(積込み目標)に対するその時点での差分(解放可能な対象物の残量)と、その時点でバケット16が保持している土砂(対象物)の荷重と、をリアルタイムで把握することができる。そして、前記排土可能な残量よりも前記バケット16が保持している土砂(対象物)の荷重の方が大きい場合には、オペレータは、前記解放量調節動作が行われるように前記操作装置の操作レバーを操作し、これにより、前記バケット16から前記対象物の一部をこぼして前記バケット16が保持する対象物の荷重を調節する。その後、オペレータは、前記解放作業を行うことにより、前記ダンプトラックに前記目標積み込み量に近い土砂(対象物)を積み込むことができる。
 なお、前記表示装置70は、前記油圧ショベル10とは別の場所にあるパーソナルコンピュータやモバイル情報端末などの表示装置を構成するものであってもよい。
 図3は、前記コントローラ50により実行される制御動作を示すフローチャートである。
 前記コントローラ50が、前記積込作業のうちの前記保持作業が完了したことを示す信号の入力を受けると(ステップS1)、前記コントローラ50は、図3に示すステップS2~S7の制御動作を行う。前記保持作業が完了したことを示す信号は、前記保持作業の具体的な内容に応じて種々の態様を取り得るため、特に限定されるものではないが、具体例を挙げると次の通りである。
 本実施形態では、前記積込作業は、前記保持作業(掘削作業)と、前記移動作業と、前記解放作業(排土作業)と、を含む。前記保持作業は、土砂を掘削して前記バケット16に保持する作業である。従って、前記保持作業において、オペレータは、前記ブーム上げ操作、前記アーム引き操作、及び前記バケット引き操作を行う一方で、前記上部旋回体12を旋回させるための旋回操作を行わない。前記保持作業の次に行われる前記移動作業は、土砂を保持した前記バケット16をダンプトラックの真上に移動するために、前記上部旋回体12を平面視で例えば約90°旋回させながら、前記バケット16を前記ダンプトラックよりも上方に移動する作業である。従って、前記移動作業が開始されるときには、前記オペレータは前記旋回操作を行う。この場合、前記コントローラ50には、前記旋回操作装置64の前記操作レバー64Aが操作されたことを示す操作信号(旋回操作信号)が入力され、前記操作判定部51は、前記旋回操作が行われたと判定し、前記コントローラ50は、前記保持作業が完了したと判定する(ステップS1)。
 また、前記保持作業(掘削作業)が行われると、前記バケット16は掘削した土砂を保持するので、前記荷重取得部により取得される荷重は、前記保持作業の開始前に比べて大きくなる。従って、前記コントローラ50は、前記荷重取得部により取得される荷重が予め設定された閾値(保持作業完了判定閾値)以上である場合に、前記保持作業が完了したと判定してもよい(ステップS1)。
 図4は、図3に示す前記制御動作において、前記ブーム上げ動作の速度、前記バケット押し操作の操作量(操作信号)、及び前記バケット16に保持される土砂(対象物)の荷重のそれぞれの経時変化の一例を示すグラフである。図4は、4つのデータを、時間軸(横軸)を揃えて表示したものである。
 図4の1段目のデータは、前記ブーム上げ動作の速度(ブーム上げ速度)の経時変化を示すものである。前記ブーム上げ動作の速度は、上述したように前記速度演算部53により演算されるものである。前記ブーム上げ動作の速度の経時変化の挙動は、前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aに与えられる前記ブーム上げ操作の操作量の経時変化の挙動とほぼ一致する。従って、図4の前記1段目のデータは、前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aに与えられる前記ブーム上げ操作の操作量の経時変化であってもよい。
 前記保持作業の完了後に行われる前記移動作業において、オペレータは、前記ブーム上げ動作が行われるように前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aを中立位置から所定の方向に傾斜させるブーム上げ操作を前記操作レバー61Aに与え(図4の点Aで示す時点)、当該操作レバー61Aが傾斜した状態で当該操作レバー61Aを一定位置(例えばフルレバーの位置)に保持する。これにより、前記ブーム上げ動作の速度は、次第に上昇し、最高速度に達すると(図4の点Bで示す時点)、その後はほぼ一定値に維持される。なお、図示は省略するが、オペレータは、必要に応じて、前記ブーム上げ動作と同時に前記旋回動作が行われるように前記旋回操作装置64の前記操作レバー64Aを中立位置から所定の方向に傾斜させる旋回操作を前記操作レバー64Aに与え、当該操作レバー64Aが傾斜した状態で当該操作レバー64Aを一定位置(例えばフルレバーの位置)に保持する。
 そして、オペレータは、前記バケット16が前記ダンプトラック(移動先)の上の目標位置に近づいたことを認識すると、前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aを前記一定位置から前記中立位置側に戻す前記戻し操作を行う(図4の点Cで示す時点)。これにより、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める。当該戻し操作は、例えば、前記操作レバー61Aを前記一定位置から前記中立位置まで連続的に戻すような操作であってもよい。また、前記戻し操作は、例えば、前記操作レバー61Aを前記一定位置からハーフレバーの位置(前記一定位置と前記中立位置との間の位置)まで戻した状態で保持し、その後、当該ハーフレバーの位置から前記中立位置まで戻すような操作であってもよい。なお、オペレータは、必要に応じて、前記旋回操作装置64の前記操作レバー64Aを前記一定位置から前記中立位置側に戻す戻し操作も行う。これらの操作レバー61A,64Aの戻し操作により、前記ブーム上げ動作及び前記旋回動作が停止する(図4の点Dで示す時点)。
 本実施形態では、図4の点Cで示す時点において前記ブーム上げ動作の速度の減少が開始されて前記予測荷重決定条件が満たされると、前記予測荷重決定部55は、前記予測荷重を決定する。
 図4の点Dで示す時点(停止時点)において、前記土砂を保持した前記バケット16は、前記ダンプトラックの真上、すなわち、平面視で前記ダンプトラックに重なる位置に配置されていてもよく、平面視で前記ダンプトラックに対してずれた位置に配置されていてもよい。
 具体的に、後述する図4の3段目のデータで示される動作(第1のパターンの動作)が行われる場合、前記バケット16は、前記ダンプトラックの真上、すなわち、平面視で前記ダンプトラックに重なる位置に配置される。この第1のパターンの動作が行われる場合、図4の点Dで示す時点で、前記移動作業は完了している。
 一方、後述する図4の4段目のデータで示される動作(第2のパターンの動作)が行われる場合、前記バケット16は、平面視で前記ダンプトラックに対してずれた位置に配置される。この第2のパターンの動作が行われる場合、図4の点Dで示す時点で、前記移動作業の前半が完了し、図4の1段目のグラフにおいて点Eから点Fに示す時間帯に、移動作業の後半が行われる。この移動作業の後半は、例えば旋回動作のみであってもよく、ブーム上げ動作と旋回動作の組み合わせであってもよい。この移動作業の後半が行われることにより、前記バケット16は、前記ダンプトラックの真上、すなわち、平面視で前記ダンプトラックに重なる位置に配置される。
 図4の2段目のデータは、前記コントローラ50に入力される前記操作信号のうち、前記バケット操作装置63の前記操作レバー63Aに与えられる前記バケット押し操作の操作信号(バケット押し操作信号)の経時変化を示すものである。前記バケット押し操作は、前記第1の減少操作として設定され、前記第2の減少操作としても設定されている。
 図4の3段目のデータは、前記第1のパターンの動作を示すものである。この3段目のデータに示されるように、前記移動作業の完了後、前記操作レバー63Aに前記バケット押し操作が与えられることにより(図4の時間Gで示す時点)、前記予測荷重の更新が行われていない段階で、前記確定荷重決定条件が満たされ(図4の点Hで示す時点)、前記確定荷重が決定される。
 図4の4段目のデータは、前記第2のパターンの動作を示すものである。この4段目のデータに示されるように、図4の点A~点Dで示す前半の前記移動作業が行われた後、図4の時間Gで示す時点において、前記操作レバー63Aに前記バケット押し操作(第1の減少操作)が与えられることにより、前記解放量調節動作が行われる。これにより、前記バケット16に保持される前記土砂の一部が前記バケット16から落下し、前記バケット16に保持される前記土砂の量が減少する。
 その後、図4の点Eから点Fに示す時間帯に、移動作業の後半が行われる。そして、図4の時間Jで示す時点において、前記操作レバー63Aに前記バケット押し操作(第2の減少操作)がさらに与えられることにより、前記解放作業が行われる。これにより、前記バケット16に保持される前記土砂の大半が前記バケット16から落下し、図4の点Kで示す時点において前記バケット16に保持される前記荷重が前記荷重閾値以下となる。
 本実施形態では、図4の時間Jで示す時点において、前記確定荷重決定条件が満たされず、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重更新部56は、前記予測荷重を更新する。その予測荷重の更新後に前記確定荷重決定条件が満たされると(図4の点Kで示す時点)、前記確定荷重が決定される。
 通常の現場作業では、前記積込作業が複数回繰り返されることによって前記ダンプトラックの上で解放される対象物(排土される土砂)の荷重の合計値が、前記ダンプトラックへの目標積み込み量に到達する。図5及び図6は、前記油圧ショベル10による土砂の積込作業、及び前記制御動作により表示装置70に表示される内容の一例をそれぞれ示す図である。図5及び図6では、これまでに7回の積込作業が行われており、これから8回目の積込作業をする場合における解放作業(排土作業)が行われることにより、前記対象物の荷重の合計値(図5では、「積込み荷重」)が、前記目標積み込み量(図5では、「積込み目標」)の2.0tに到達する場合を例示している。
 図5及び図6に示される表示装置70の具体的な表示内容は次のとおりである。「バケット荷重」は荷重演算部54により演算される前記バケット16が保持する土砂等の対象物の荷重である。「積込み荷重」は前記ダンプトラック等の移動先に積み込んだ前記対象物の荷重の合計値を示す。図5では、これまでの解放作業(排土作業)により1.94tの対象物が移動先に積み込まれたことが示されている。「積込み目標」は前記ダンプトラック等の移動先に積み込まれるべき対象物の目標量である。「積込回数」は前記ダンプトラック等の移動先で解放作業(排土作業)が行われた回数を示す。図5の右図では、「バケット荷重」が強調表示されている。この強調表示は、7回の積込作業の完了時点における前記「積込み荷重」が1.94tであるので、バケット16が保持する土砂(「バケット荷重」0.15t)を、仮に、次の積込作業(8回目の積込作業)において前記ダンプトラック等の移動先で積み込んでしまうと前記積込み目標を超過してしまうことを示す表示である。一方、図6の下図に示すように前記解放量調節動作が行われ、超過状態が解消されると、上記の強調表示は解除される。また、図6の上図のように「積込み荷重」が「積込み目標」を超過した場合に「積込み荷重」が強調表示されてもよい。前記強調表示は、項目を点滅させたり赤などの強調色による表示に切り替えるなどをしてもよい。また、警報音を同時に鳴らしたり荷重超過があることを音声によるガイダンスで報知するようにしてもよい。
 従って、1回目から7回目までの積込作業では、オペレータは、前記表示装置70に表示される情報(前記強調表示がない情報)に基づいて、前記解放量調節動作を行う必要がないと判断し、図4の3段目のデータに示される前記第1のパターンの動作が行われるような操作を行う。再び図3のフローチャート及び図4のグラフを参照して前記第1のパターンの動作について説明する。
 前記コントローラ50の前記予測荷重決定部55は、前記予測荷重決定条件が満たされたか否かを判定する(ステップS2)。図4の点Cで示す時点において、前記移動作業において前記ブーム上げ速度の減少が開始されたことを示す速度信号、又は前記移動作業において前記ブーム操作装置61の前記操作レバー61Aに戻し操作が与えられたことを示す戻し操作信号が前記コントローラ50に入力されると、前記予測荷重決定部55は、前記予測荷重決定条件が満たされたと判定し(ステップS2においてYES)、例えばその時点において前記荷重取得部により取得される、前記バケット16が保持する荷重を、予測荷重に決定する(ステップS3)。図4~図6に示す具体例では、前記予測荷重は0.24tに決定される。
 次に、前記確定荷重決定部57は、前記確定荷重決定条件が満たされたか否かを判定する(ステップS4)。前記予測荷重の決定後に、図4の3段目のデータの時間Gに示す時点において、前記操作レバー63Aに前記バケット押し操作が与えられることにより、前記解放作業が行われる。これにより、図4の点Hに示す時点において前記荷重取得部により取得される前記荷重が前記荷重閾値以下になると、前記確定荷重決定部57は、前記確定荷重決定条件が満たされたと判定し(ステップS4においてYES)、前記予測荷重を確定荷重として決定する(ステップS5)。図4~図6に示す具体例では、前記確定荷重は0.24tに決定される。
 次に、8回目の積込作業では、オペレータは、前記表示装置70に表示される情報(前記強調表示がある情報)に基づいて、前記解放量調節動作を行う必要があると判断し、図4の4段目に示される前記第2のパターンの動作が行われるような操作を行う。この第2のパターンの動作について図3のフローチャート及び図4のグラフを参照して説明する。
 前記コントローラ50の前記予測荷重決定部55は、前記予測荷重決定条件が満たされたか否かを判定する(ステップS2)。図4の点Cで示す時点において、前記予測荷重決定部55は、前記予測荷重決定条件が満たされたと判定し(ステップS2においてYES)、前記予測荷重の決定を行う(ステップS3)。図4~図6に示す具体例では、前記予測荷重は0.15tに決定される。
 次に、前記確定荷重決定部57は、前記確定荷重決定条件が満たされたか否かを判定する(ステップS4)。前記予測荷重の決定後に、図4の4段目のデータの時間Gに示す時点において、前記操作レバー63Aに前記バケット押し操作(第1の減少操作)が与えられることにより、前記解放量調節動作が行われる。これにより、前記バケット16に保持される前記土砂の一部が前記バケット16から落下し、前記バケット16に保持される前記土砂の量が減少する。しかし、前記第1の減少操作の完了時点(図4の時間Iで示す時点)から次のバケット押し操作(第2の減少操作)が開始される時点(図4の時間Jで示す時点)までの時間帯において、前記荷重取得部により取得される前記荷重は前記荷重閾値より大きいため、前記確定荷重決定部57は、前記確定荷重決定条件が満たされていないと判定し(ステップS4においてNO)、確定荷重の決定を行わない。
 次に、前記予測荷重更新部56は、前記予測荷重更新条件が満たされたか否かを判定する(ステップS6)。図4の時間Gで示す時点において前記バケット押し操作(第1の減少操作)が開始されることを示すバケット押し操作信号が前記コントローラ50に入力され、かつ、そのバケット押し操作(第1の減少操作)が完了した時点(図4の点Iで示す時点)から次のバケット押し操作(第2の減少操作)が開始される時点(図4の点Jで示す時点)までの経過時間(図4では、例えば2秒)が前記時間閾値以上である。このため、前記予測荷重更新部56は、前記予測荷重更新条件が満たされたと判定し(ステップS6においてYES)、例えばその時点において前記荷重取得部により取得される、前記バケット16が保持する荷重を、予測荷重として更新する(ステップS7)。図4~図6に示す具体例では、前記予測荷重は0.05tに更新される。すなわち、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で(ステップS4においてNO)、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされた場合に(ステップS6においてYES)、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重が更新される。
 次に、前記確定荷重決定部57は、前記確定荷重決定条件が満たされたか否かを判定する(ステップS4)。図4の4段目のデータの時間Jに示す時点において、前記操作レバー63Aに前記バケット押し操作(第2の減少操作)が与えられることにより、図4の点Kに示す時点において前記荷重取得部により取得される前記荷重が前記荷重閾値以下になると、前記確定荷重決定部57は、前記確定荷重決定条件が満たされたと判定し(ステップS4においてYES)、前記予測荷重を確定荷重として決定する(ステップS5)。図4~図6に示す具体例では、前記確定荷重は0.05tに決定される。
 以上説明したように、前記作業機械10では、前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件を含む前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重が決定されるので、作業現場に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、前記バケット16から前記ダンプトラックの上で解放されると予測される前記対象物の前記予測荷重を取得することができる。具体的には、前記移動作業において、オペレータは、前記ブーム上げ動作が行われるように操作レバー61Aを中立位置から所定の方向に傾斜させるブーム上げ操作を前記操作レバー61Aに与え、当該操作レバー61Aが傾斜した状態で当該操作レバーを一定位置(例えばフルレバーの位置)に保持する。そして、オペレータは、前記バケット16が前記移動先の上の目標位置に近づいたことを認識すると、前記操作レバー61Aを前記一定位置から前記中立位置側に戻す戻し操作を行う。これにより、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める。このような前記ブーム上げ動作の速度を減少させるための前記戻し操作は、作業現場の状況にかかわらず、前記移動作業において必ず行われる操作である。また、前記ブーム上げ動作の速度が減少し始める時期、すなわち、前記戻し操作が開始される時期は、作業現場の状況にかかわらず、前記移動作業の後半であることが多く、当該時期のばらつきは比較的小さい。従って、前記戻し操作の開始に伴って生じる前記ブーム上げ動作の速度の減少が前記予測荷重決定条件に含まれることにより、前記移動作業において前記予測荷重を決定するタイミングがばらつくことを抑制しつつ当該予測荷重を決定することができる。このことは、作業現場の状況に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、前記予測荷重を安定して取得することを可能にする。
 また、前記作業機械10は、前記予測荷重を更新する予測荷重更新部56と、前記確定荷重決定条件が満たされた場合に、前記予測荷重を前記対象物の前記確定荷重として決定する確定荷重決定部57と、をさらに備え、前記予測荷重更新部56は、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、前記予測荷重更新条件が満たされた場合に、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重を更新し、前記予測荷重更新条件は、予め設定された第1の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われるという条件を含み、前記第1の減少操作は、前記バケット16により保持される前記対象物の量を減少させるための操作である。前記実施形態では、前記第1の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われる場合、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重が更新されるので、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じることを抑制できる。
 本発明は、以上説明した実施形態に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を包含する。
 (A)作業機械について
 前記実施形態では、前記作業機械は、油圧ショベル10であるが、これに限られず、例えばホイールローダーなどの他の作業機械であってもよい。
 (B)予測荷重決定条件について
 前記実施形態では、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件であるが、これ以外の条件をさらに含んでいてもよい。
 (C)予測荷重更新条件について
 前記実施形態では、前記予測荷重更新条件は、前記減少操作条件と前記時間条件とにより構成されるが、これに限られない。前記予測荷重更新条件は、例えば、前記減少操作条件を含み、前記時間条件を含まないものであってもよい。また、前記予測荷重更新条件は、前記減少操作条件及び前記時間条件以外の条件を含んでいてもよい。
 また、前記実施形態では、前記時間条件は、前記第1の減少操作が完了してから第2の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上であるという条件であるが、これに限られない。前記時間条件は、例えば、前記荷重取得部により取得される前記荷重が前記第1の減少操作に伴って減少した後、前記確定荷重決定条件が満たされない状態が予め設定された時間閾値以上継続するという条件であってもよい。この変形例のような時間条件が採用される場合も、前記予測荷重の更新の要否がより適切に判定される。すなわち、この変形例では、前記予測荷重更新部は、前記荷重の減少後に前記確定荷重決定条件が満たされない状態の継続時間の大小に基づいて前記予測荷重の更新の要否を判定する。具体的に、前記継続時間が前記時間閾値以上である場合には、前記第1の減少操作が前記解放量調節動作を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が必要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件を含む前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重を更新する。一方、前記継続時間が前記時間閾値よりも小さい場合には、前記第1の減少操作が前記解放作業を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が不要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされない場合、前記予測荷重を更新しない。
 (D)確定荷重決定条件について
 前記実施形態では、前記確定荷重決定条件は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重が予め設定された荷重閾値以下であるという条件(荷重条件)であるが、これに限られない。前記確定荷重決定条件は、例えば、前記バケット押し操作が行われるときの前記バケットの角度(例えば図1に示すバケット角度θ3)が、予め設定された角度閾値以上になるという条件(角度条件)を含むものであってもよい。すなわち、前記確定荷重決定条件は、前記荷重条件及び前記角度条件の少なくとも一方を含むものであってもよい。
 (E)減少操作について
 前記実施形態では、前記第2の減少操作は、前記第1の減少操作と同じ操作であるが、これに限られず、前記第1の減少操作とは異なる操作であってもよい。
 (F)アタッチメントについて
 前記実施形態では、前記アタッチメントが前記バケット16であるが、これに限られない。前記アタッチメントは、例えば、フォーク、グラップルなどの他のアタッチメントであってもよい。前記フォーク及び前記グラップルのそれぞれは、作業の対象物を保持することが可能なアタッチメントである。前記フォーク及び前記グラップルのそれぞれは、運搬物、廃材などの作業の対象物を把持するための開閉可能な複数のアームを備える。
 前記アタッチメントが前記フォーク又は前記グラップルである場合、当該アタッチメントにより保持される前記対象物が、移動先である前記ダンプトラックにすでに積み込まれた運搬物、廃材などの対象物と干渉する(接触する)前に、前記予測荷重が決定される。これにより、前記対象物との干渉(接触)に起因して前記確定荷重の精度が低下することを防ぐことができる。従って、前記アタッチメントが前記バケット、前記フォーク及び前記グラップルの何れであっても、共通のプログラムにより同様のタイミングで精度よく対象物の荷重を確定することができる。
 (G)予測荷重が決定される作業について
 前記実施形態では、前記予測荷重決定部は、前記保持作業の完了後、前記移動作業において前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重を決定するが、このような態様に限られない。前記予測荷重決定部は、前記保持作業において前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重を決定してもよい。この場合、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記保持作業において減少するという条件であってもよい。また、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記保持作業及び前記移動作業の少なくとも一方の作業において減少するという条件であってもよい。
 具体的に、前記油圧ショベル10では、前記移動作業の前に行われる前記保持作業(前記掘削作業)において、前記ブーム上げ操作及び前記バケット引き操作を同時に行う場合、又は前記ブーム上げ操作、前記アーム引き操作及び前記バケット引き操作を同時に行う場合がある。このような前記ブーム上げ操作を伴う前記保持作業において、前記予測荷重決定部は、前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件が満たされた場合に、前記予測荷重を決定してもよい。
 (H)荷重取得部について
 前記アタッチメントにより保持される前記対象物の荷重は、例えば、前記アタッチメントに取り付けられたロードセル等のセンサにより検出された値に基づいて演算されてもよい。この場合、前記荷重取得部は、前記センサと、当該センサにより検出された値に基づいて前記対象物の荷重を演算する荷重演算部と、を含む。
 (I)その他
 前記予測荷重更新部及び前記確定荷重決定部は省略可能である。
 以上のように、作業現場の状況に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、アタッチメントから移動先の上で解放される対象物の荷重を取得することができる作業機械が提供される。
 提供されるのは、作業の対象物を保持する保持作業と、保持された前記対象物を移動先の上に移動させる移動作業と、前記移動先の上で前記対象物を解放する解放作業と、を行う作業機械である。この作業機械は、機体と、前記機体に起伏可能に支持されるブームと前記対象物を保持することが可能なアタッチメントとを含む作業装置と、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の荷重を取得する荷重取得部と、予め設定された予測荷重決定条件が満たされた場合に、前記解放作業において前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の荷重である予測荷重を、前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて決定する予測荷重決定部と、を備える。前記予測荷重決定条件は、前記ブームが起立方向に作動するブーム上げ動作の速度が前記保持作業において減少するという条件及び前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件の少なくとも一方の条件を含む。
 この作業機械では、前記保持作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件及び前記移動作業において前記ブーム上げ動作の速度が減少するという条件の少なくとも一方の条件を含む前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重が決定されるので、作業現場に応じた煩雑な設定作業を行わなくても、前記アタッチメントから前記移動先の上で解放されると予測される前記対象物の前記予測荷重を取得することができる。
 前記作業機械において、前記予測荷重決定条件は、前記ブーム上げ動作の速度が前記移動作業において減少するという条件であり、前記予測荷重決定部は、前記移動作業において前記予測荷重決定条件が満たされた場合に前記予測荷重を決定するように構成されていてもよい。
 この態様では、前記予測荷重が前記移動作業において決定されるので、前記予測荷重が前記保持作業において決定される場合に比べて、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じることを抑制できる。具体的には、前記解放作業の前に行われる前記移動作業では、当該移動作業中に例えば前記アタッチメントに生じる振動によって前記アタッチメントに保持される土砂などの前記対象物の一部が前記アタッチメントから落下することがある。従って、前記保持作業の後に行われる前記移動作業において前記予測荷重が決定されることは、前記予測荷重が前記保持作業において決定される場合に比べて、前記予測荷重の決定のタイミングを前記解放作業が開始されるタイミングに近づけることを可能にする。これにより、前記予測荷重と前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間に生じるずれを小さくすることが可能になる。
 ところで、前記作業機械の一例である前記油圧ショベルのオペレータは、前記掘削作業(前記保持作業の一例)を行った後、前記解放作業の開始前に、次のような減少操作を行う場合がある。すなわち、この減少操作は、前記バケット(前記アタッチメントの一例)に保持された土砂(前記対象物の一例)の一部を当該バケットから解放することにより前記バケットに保持された前記土砂の量を減少させ、前記ダンプトラック(前記移動先の一例)の上で解放する前記対象物の量(解放量)を調節する動作のための操作である。仮に、このような減少操作が、前記予測荷重の決定後でかつ前記解放作業の開始前に行われると、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じる場合がある。従って、前記減少操作が行われる場合には、前記作業機械は、さらに以下の構成を備えることが好ましい。
 すなわち、前記作業機械は、前記予測荷重を更新する予測荷重更新部と、前記解放作業において前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重としての確定荷重を決定するために予め設定された確定荷重決定条件が満たされた場合に、前記予測荷重を前記確定荷重として決定する確定荷重決定部と、をさらに備え、前記予測荷重更新部は、前記確定荷重決定条件が満たされない場合で、かつ、予め設定された予測荷重更新条件が満たされた場合に、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重を更新し、前記予測荷重更新条件は、予め設定された第1の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われるという条件を含み、前記第1の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の量を減少させるための操作であってもよい。
 この態様では、前記第1の減少操作が前記予測荷重の決定後に行われる場合、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重に基づいて前記予測荷重が更新されるので、前記予測荷重と、前記移動先の上で実際に解放される前記対象物の荷重との間にずれが生じることを抑制できる。
 前記作業機械において、前記予測荷重更新条件は、前記第1の減少操作が完了してから予め設定された第2の減少操作が開始されるまでの時間が予め設定された時間閾値以上であるという条件をさらに含み、前記第2の減少操作は、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の量を減少させるための操作であり、前記第1の減少操作の完了後に行われる操作であってもよい。
 この態様では、前記予測荷重の更新の要否がより適切に判定される。具体的には次の通りである。この態様では、前記予測荷重更新部は、前記第1の減少操作が完了してから前記第2の減少操作が開始されるまでの経過時間の大小に基づいて前記予測荷重の更新の要否を判定する。具体的に、前記経過時間が前記時間閾値以上である場合には、前記第1の減少操作と前記第2の減少操作とが互いに間欠的な操作であり、前記第1の減少操作が前記解放量を調節する動作を行うための操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記予測荷重の更新が必要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件を含む前記予測荷重更新条件が満たされると、前記予測荷重を更新する。一方、前記経過時間が前記時間閾値よりも小さい場合には、前記第1の減少操作と前記第2の減少操作とが一連の操作であるとみなすことができ、かかる場合、前記第1の減少操作に伴う前記予測荷重の更新は不要である。従って、前記予測荷重更新部は、前記経過時間が前記時間閾値以上であるという条件が満たされない場合、前記予測荷重を更新しない。
 前記作業機械において、前記確定荷重決定条件は、前記予測荷重の決定後に前記荷重取得部により取得される前記荷重が予め設定された荷重閾値以下であるという条件を含んでいてもよい。
 この態様では、前記荷重が前記荷重閾値以下に減少した場合に前記解放作業が行われたとみなし、前記予測荷重を前記確定荷重として決定することができる。
 前記作業機械において、前記第1の減少操作として、前記アタッチメントにより保持される前記対象物の少なくとも一部を解放する動作を前記アタッチメントに行わせるための操作であるアタッチメント解放操作が設定されていてもよい。
 この態様では、前記アタッチメント解放操作が行われた場合に前記予測荷重を適切に更新することができる。
 また、前記作業機械において、前記作業装置は、前記ブームの先端部に回動可能に取り付けられるアームであって当該アームの先端部に前記アタッチメントが取り付けられるアームをさらに含み、前記アタッチメントは、バケットにより構成され、前記第1の減少操作として、前記アームの先端が前記ブームから離れる方向に前記アームを押し出すための操作であるアーム押し操作がさらに設定され、前記予測荷重更新部は、前記アタッチメント解放操作及び前記アーム押し操作の少なくとも一方が行われた場合に、前記予測荷重を更新するように構成されていてもよい。
 この態様では、前記アタッチメント解放操作及び前記アーム押し操作の少なくとも一方が行われた場合に前記予測荷重を適切に更新することができる。
 

 

Claims (7)

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

     
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