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公開番号2024154697
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023068669
出願日2023-04-19
発明の名称作業機械および積荷質量算出方法
出願人株式会社小松製作所
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類E02F 9/20 20060101AFI20241024BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】ブームを動作させるアクチュエータが不動状態の場合であっても、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能な作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、走行体が取り付けられる本体と、本体の水平方向の加速度を取得する加速度センサと、本体に取り付けられるブームと、ブームに取り付けられるバケットとを含む作業機と、本体に対するブームの角度を変化させるアクチュエータと、アクチュエータを動作させるコントローラとを備える。コントローラは、アクチュエータが不動状態であると判断したことに基づき、作業機の姿勢とアクチュエータの推力と加速度とに基づき、バケット内の積荷質量を算出する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
走行体が取り付けられる本体と、
前記本体の水平方向の加速度を取得する加速度センサと、
前記本体に取り付けられるブームと、前記ブームに取り付けられるバケットとを含む作業機と、
前記本体に対する前記ブームの角度を変化させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを動作させるコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記アクチュエータが不動状態であると判断したことに基づき、前記作業機の姿勢と前記アクチュエータの推力と前記加速度とに基づき、前記バケット内の積荷質量を算出する、作業機械。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記本体が後進かつ減速中であることを条件に、前記姿勢と前記推力と前記加速度とに基づき前記積荷質量を算出する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記作業機械が予め定められた距離以上走行したことを条件に、前記姿勢と前記推力と前記加速度とに基づき前記積荷質量を算出する、請求項１または２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記姿勢は、前記本体に対する前記ブームの角度を含み、
前記コントローラは、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断したことに基づき、前記ブームの角度と前記加速度とに基づき補正係数を算出し、かつ、前記補正係数によって前記推力を補正することにより前記積荷質量を算出する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項５】
前記補正係数は、前記ブームの角度を示す変数と、前記ブームの角度毎の前記加速度と前記アクチュエータの推力との関係に基づき算出された定数とを含む、請求項４に記載の作業機械。
【請求項６】
モニタをさらに備え、
前記コントローラは、
前記積荷質量を周期的に算出し、
前記作業機による掘削動作が終了したと判断すると、算出された前記積荷質量を前記モニタに表示させる、請求項１に記載の作業機械。
【請求項７】
前記姿勢は、前記本体に対する前記ブームの角度を含み、
前記コントローラは、前記ブームの角度が変化していない場合、前記アクチュエータが前記不動状態であると判断する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項８】
前記コントローラは、前記アクチュエータが動作している動作状態であると判断したことに基づき、前記姿勢と前記推力と前記加速度とのうちの前記姿勢と前記推力とのみに基づき、前記バケット内の積荷質量を算出する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項９】
前記姿勢を検出する第１のセンサと、
前記推力を検出する第２のセンサとをさらに備え、
前記コントローラは、前記第１のセンサによる前記検出の結果と、前記第２のセンサによる前記検出の結果とをさらに取得する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項１０】
自走可能な作業機械の積荷質量算出方法であって、
前記作業機械の本体の水平方向の加速度を取得するステップと、
前記本体に取り付けられ、かつブームとバケットとを有する作業機の姿勢を検出するステップと、
前記ブームの角度を変化させるアクチュエータの推力を検出するステップと、
コントローラによって前記アクチュエータが不動状態であると判断されたことに基づき、前記コントローラが前記作業機の姿勢と前記アクチュエータの推力と前記加速度とに基づき前記バケット内の積荷質量を算出するステップと、を備える、積荷質量算出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、作業機械および作業機械における積荷質量算出方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特開２０２１－９５７１０号公報（特許文献１）に開示されているように、作業機械に含まれるコントローラがバケット内の積荷質量を算出することが行われている。特許文献１では、コントローラは、ブームを動作させるアクチュエータ（ブームシリンダ）の推力を変数として含む演算式を利用して、バケット内の積荷質量を算出する。当該演算式は、ブームフートピン周りのモーメントのつり合い式から導出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－９５７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブームを動作させるアクチュエータが不動状態となった場合には、静止摩擦が発生する。静止摩擦が発生しているときは、慣性力の影響が大きくなる。このため、アクチュエータが不動状態となった場合には、検出されるアクチュエータの推力は実際に生じている推力から乖離してしまう。このため、このような状況では、検出されたアクチュエータの推力の値を上記演算式に代入しても、バケット内の積荷質量を精度よく算出できない。
【０００５】
本開示は、ブームを動作させるアクチュエータが不動状態の場合であっても、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能な作業機械および積荷質量算出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のある局面に従うと、作業機械は、走行体が取り付けられる本体と、本体の水平方向の加速度を取得する加速度センサと、本体に取り付けられるブームと、ブームに取り付けられるバケットとを含む作業機と、本体に対するブームの角度を変化させるアクチュエータと、アクチュエータを動作させるコントローラと、を備える。コントローラは、アクチュエータが不動状態であると判断したことに基づき、作業機の姿勢とアクチュエータの推力と加速度とに基づき、バケット内の積荷質量を算出する。
【０００７】
本開示の他の局面に従うと、自走可能な作業機械の積荷質量算出方法は、作業機械の本体の水平方向の加速度を取得するステップと、本体に取り付けられ、かつブームとバケットとを有する作業機の姿勢を検出するステップと、ブームの角度を変化させるアクチュエータの推力を検出するステップと、コントローラによってアクチュエータが不動状態であると判断されたことに基づき、前記コントローラが、作業機の姿勢とアクチュエータの推力と加速度とに基づきバケット内の積荷質量を算出するステップと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記の開示によれば、ブームを動作させるアクチュエータが不動状態の場合であっても、バケット内の積荷質量を精度よく算出可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
ホイールローダの側面図である。
作業機の各部の寸法と、４つのモーメントのつり合いとを説明するための図である。
作業機の重量によるモーメントの詳細を説明するための図である。
ホイールローダの機能的構成を示した機能ブロック図である。
コントローラで実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、各実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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