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公開番号2025166671
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-06
出願番号2024070848
出願日2024-04-24
発明の名称作業機械のペイロード算出システムおよび作業機械のペイロード算出方法
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 9/26 20060101AFI20251029BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】交換後のバケットの重心位置を簡易に算出可能な作業機械のペイロード算出システムと作業機械のペイロード算出方法を提供する。
【解決手段】コントローラ10は、バケット43の重心BGがアームトップピン49の直下に位置した直下状態におけるバケット43の重心角θ_Gと、バケット43の掘削姿勢におけるバケット対地角θ_dig、ペイロード値W_digおよびブームシリンダ44のトルクT_digと、バケット43のダンプ姿勢におけるバケット対地角θ_dump、ペイロード値W_dumpおよびブームシリンダ44のトルクT_dumpとを用いてバケット43の重心BGの座標を算出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ブームと、前記ブームに回転可能に取り付けられたアームと、前記アームにアームトップピンにて回転可能に取り付けられたバケットと、前記ブームを駆動するブームシリンダとを有する作業機と、
前記バケットの重心が前記アームトップピンの直下に位置した直下状態における前記バケットの重心角と、前記バケットの掘削姿勢における第１バケット対地角、第１ペイロード値および前記ブームシリンダの第１トルクと、前記バケットのダンプ姿勢における第２バケット対地角、第２ペイロード値および前記ブームシリンダの第２トルクとを用いて前記バケットの前記重心の座標を算出するコントローラと、を備える、作業機械のペイロード算出システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
角度センサをさらに備え、
前記コントローラは、前記角度センサの検出値から算出された前記バケットの回転角度に基づいて、前記重心角、前記第１バケット対地角、および前記第２バケット対地角を算出する、請求項１に記載の作業機械のペイロード算出システム。
【請求項３】
算出された前記バケットの前記重心の座標を記憶する、請求項１に記載の作業機械のペイロード算出システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記バケットの前記重心から前記ブームの回転中心までの距離を利用して前記第１トルクおよび前記第２トルクを求め、前記第１ペイロード値および前記第２ペイロード値を算出する、請求項１に記載の作業機械のペイロード算出システム。
【請求項５】
前記作業機は、前記アームに対して前記バケットを回転させるために伸縮するバケットシリンダをさらに有し、
前記コントローラは、前記バケットシリンダが伸長および収縮のいずれか一方のストロークエンドに達した状態を前記バケットの前記掘削姿勢として前記第１バケット対地角を算出する、請求項１に記載の作業機械のペイロード算出システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記バケットシリンダが伸長および収縮のいずれか他方のストロークエンドに達した状態を前記バケットの前記ダンプ姿勢として前記第２バケット対地角を算出する、請求項５に記載の作業機械のペイロード算出システム。
【請求項７】
ブームと、前記ブームに回転可能に取り付けられたアームと、前記アームにアームトップピンにて回転可能に取り付けられたバケットと、前記ブームを駆動するブームシリンダとを有する作業機を含む作業機械のペイロード算出方法であって、
前記バケットの重心が前記アームトップピンの直下に位置した直下状態で前記バケットの重心角を算出するステップと、
前記バケットの掘削姿勢において第１バケット対地角、第１ペイロード値および前記ブームシリンダの第１トルクを算出するステップと、
前記バケットのダンプ姿勢において第２バケット対地角、第２ペイロード値および前記ブームシリンダの第２トルクを算出するステップと、
前記重心角、前記第１バケット対地角、前記第１ペイロード値、前記第１トルク、前記第２バケット対地角、前記第２ペイロード値、および前記第２トルクを用いて前記バケットの前記重心の座標を算出するステップと、を備える、作業機械のペイロード算出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、作業機械のペイロード算出システムおよび作業機械のペイロード算出方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの作業機械においてペイロードを算出する際に、バケットの重心位置が必要となる。バケットを交換した場合にバケットの重心位置が変わる場合がある。このためペイロードの算出のために交換後のバケットの重心位置を取得する必要がある。
【０００３】
交換後のバケットの重心位置を取得することは、たとえば特開２０２１－１５２２７５号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１では、バケットを回動させて、バケットの自重による重心位置への力によるモーメントの腕の長さＬｗが最大となるバケットの回動角度γを探し、これによりバケットの重心位置が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１５２２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１には、ペイロードの算出についての記載は無い。また特許文献１では、長さＬｗが最大となる回動角度γを探す必要があるため、重心位置の算出が煩雑である。
【０００６】
本開示の目的は、交換後のバケットの重心位置を簡易に算出可能な作業機械のペイロード算出システムと作業機械のペイロード算出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示における作業機械のペイロード算出システムは、作業機と、コントローラと、を備える。作業機は、ブームと、ブームに回転可能に取り付けられたアームと、アームにアームトップピンにて回転可能に取り付けられたバケットと、ブームを駆動するブームシリンダとを有する。コントローラは、バケットの重心がアームトップピンの直下に位置した直下状態におけるバケットの重心角と、バケットの掘削姿勢における第１バケット対地角、第１ペイロード値およびブームシリンダの第１トルクと、バケットのダンプ姿勢における第２バケット対地角、第２ペイロード値およびブームシリンダの第２トルクとを用いてバケットの重心の座標を算出する。
【０００８】
本開示における作業機械のペイロード算出方法は、ブームと、ブームに回転可能に取り付けられたアームと、アームにアームトップピンにて回転可能に取り付けられたバケットと、ブームを駆動するブームシリンダとを有する作業機を含む作業機械のペイロード算出方法である。本開示における作業機械のペイロード算出方法は、以下のステップを有する。
【０００９】
バケットの重心がアームトップピンの直下に位置した直下状態でバケットの重心角が算出される。バケットの掘削姿勢において第１バケット対地角、第１ペイロード値およびブームシリンダの第１トルクが算出される。バケットのダンプ姿勢において第２バケット対地角、第２ペイロード値およびブームシリンダの第２トルクが算出される。重心角、第１バケット対地角、第１ペイロード値、第１トルク、第２バケット対地角、第２ペイロード値、および第２トルクを用いてバケットの重心位置の座標が算出される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、交換後のバケットの重心位置を簡易に算出可能な作業機械のペイロード算出システムと作業機械のペイロード算出方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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