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公開番号2024154698
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023068670
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】作業機械の走行時、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ブームシリンダと、ブームシリンダの推力を検出するセンサと、本体に対するブームシリンダの姿勢に基づき検出された推力の値を補正し、かつ、補正後の推力の値を用いてバケット内の積荷質量を算出するコントローラと、を備える。
【選択図】図7
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ブームシリンダと、
前記ブームシリンダの推力を検出するセンサと、
前記本体に対する前記ブームシリンダの姿勢に基づき前記検出された推力の値を補正し、かつ、前記補正後の推力の値を用いて前記バケット内の前記積荷質量を算出するコントローラと、を備える、作業機械。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記作業機械が積荷搬送工程中であると判断されたことを条件に、前記補正後の推力の値を用いて前記バケット内の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、前記ブームシリンダの姿勢が水平状態であるとき、および／または、前記作業機械が後進状態にあるときに、前記作業機械が積荷搬送工程中と判断する、請求項２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記作業機械の走行時に生じる慣性力によって前記ブームシリンダが受ける前記ブームシリンダの伸縮方向の力が最大となるときの前記ブームの角度を示した角度データを予め記憶しており、
前記角度データをさらに用いて前記検出された推力を補正することにより、前記バケット内の前記積荷質量を算出する、請求項１から３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項５】
前記ブームを前記本体に接続するブームフートピンをさらに備え、
前記角度データは、前記ブームシリンダで発生する反力のうち前記ブームシリンダの伸縮方向の力についての前記ブームフートピン回りのモーメントが最大となるときの前記ブームの角度である、請求項４に記載の作業機械。
【請求項６】
前記コントローラは、前記ブームシリンダの推力を第１の変数として含む第１の演算式に対して前記第１の変数の値を補正するための補正係数を乗じることにより得られた第２の演算式を記憶しており、
前記補正係数は、第２の変数として、前記ブームシリンダの角度または前記ブームの角度を含み、
前記第１の演算式は、前記バケット内の積荷によるモーメントと前記作業機の重量によるモーメントとの和と、前記ブームシリンダの推力によるモーメントと前記バケットの反力によるモーメントとの和とのつり合いから導かれ、
前記コントローラは、前記第２の演算式に基づき、前記バケット内の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７】
前記コントローラは、前記ブームシリンダの姿勢を、前記ブームシリンダの角度に基づき算出する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項８】
前記ブームシリンダは、前記本体に取り付けられる基端部と、前記バケットに取り付けられる先端部とを有し、
前記コントローラは、前記ブームシリンダの姿勢を、前記ブームの寸法と、前記本体に対する前記基端部の取り付け位置と、前記バケットに対する前記先端部の取り付け位置と、前記本体に対する前記ブームの角度とに基づき算出する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項９】
前記ブームシリンダの角度を検出する第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７に記載の作業機械。
【請求項１０】
前記ブームの角度を検出する第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８に記載の作業機械。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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 1,500 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】
作業機械の走行によってブームシリンダに一定の慣性力が加わった場合、作業機械の本体に対するブームの角度またはブームシリンダの角度に応じて、ブームシリンダの伸縮方向に加わる慣性力の成分の大きさは異なる。このため、検出されたブームシリンダ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場合がある。
【０００５】
本開示は、作業機械の走行時、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ブームシリンダと、ブームシリンダの推力を検出するセンサと、本体に対するブームシリンダの姿勢に基づき検出された推力の値を補正し、かつ、補正後の推力の値を用いてバケット内の積荷質量を算出するコントローラと、を備える。
【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、ブームとバケットとを含む作業機が接続された本体に対するブームの角度を変化させるブームシリンダの推力を検出するステップと、本体に対するブームシリンダの姿勢に基づき、検出された推力を補正するステップと、補正後の推力の値を用いて、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、作業機械の走行時、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。
ブームの側面図である。
ホイールローダの走行時における、力のつり合いを説明する図である。
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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