WO2015004809A1 - 作業車両及び作業車両の制御方法 - Google Patents

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WO2015004809A1
WO2015004809A1 PCT/JP2013/069192 JP2013069192W WO2015004809A1 WO 2015004809 A1 WO2015004809 A1 WO 2015004809A1 JP 2013069192 W JP2013069192 W JP 2013069192W WO 2015004809 A1 WO2015004809 A1 WO 2015004809A1
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WO
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boom
bucket
automatic
processing unit
work vehicle
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PCT/JP2013/069192
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅明 今泉
和田　稔
Original Assignee
株式会社小松製作所
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Publication date
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Priority to CN201380022858.1A priority patent/CN104471152B/zh
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2029—Controlling the position of implements in function of its load, e.g. modifying the attitude of implements in accordance to vehicle speed
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/283—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a single arm pivoted directly on the chassis
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    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)

Definitions

  • the present invention particularly relates to a work vehicle that performs excavation work and a method for controlling the work vehicle.
  • the wheel loader is a vehicle that has a bucket and travels and works with tires. In the excavation work by the wheel loader, there is one that automatically controls the operation of the bucket to reduce the burden on the operator (for example, Patent Document 1).
  • the object of the present invention is to realize a production efficiency close to that of a skilled worker regardless of the skill level of the operator when the work machine automatically executes excavation work.
  • the present invention includes a vehicle body, a boom that is supported and rotated by the vehicle body, a bucket that is supported and rotated on a side opposite to the vehicle body side of the boom, a boom drive unit that rotates the boom, A bucket drive unit that rotates the bucket, a lift force detection device that detects a lift force as a force that the boom drive unit receives from the boom, and starts a tilting operation of the bucket when a predetermined condition is satisfied, And a control device that terminates the tilting operation based on an amount of increase in the lift force from the time when the tilting operation is started.
  • the boom drive unit includes a boom hydraulic cylinder
  • the lift force detection device is a boom bottom pressure detection device that detects a bottom pressure as a pressure of hydraulic oil supplied to the boom hydraulic cylinder.
  • the apparatus further includes a vehicle speed detection device that detects a speed at which the work vehicle travels, and the control device starts the tilt operation based on at least a detection result of the lift force detection device and a detection result of the vehicle speed detection device. It is preferable.
  • the control device starts the lifting operation of the boom based on the lifting force, the speed at which the work vehicle travels, and the angle of the boom, and the lifting force or the boom from the start of the boom lifting operation. It is preferable to end the ascending operation based on the increase amount of the angle.
  • the present invention controls the operation of the bucket of a work vehicle including a vehicle body, a boom that is supported by the vehicle body and rotates, and a bucket that is supported and rotated on the side opposite to the vehicle body side of the boom.
  • the tilt operation of the bucket is started when a predetermined condition is satisfied, and after the tilt operation is started, the tilt force is increased based on the amount by which the lift force has increased since the tilt operation was started.
  • the boom raising operation is started, and the lift force or the boom angle increment from the start of the boom raising operation is started. Based on the above, it is preferable to end the ascending operation.
  • the present invention can realize a production efficiency close to that of a skilled worker regardless of the skill level of the operator when the work machine automatically executes the excavation work.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a work vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control system that controls the operation of the work machine.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the working machine.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of processing in the work vehicle control method according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing in the work vehicle control method according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing in the work vehicle control method according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a timing chart in the work vehicle control method according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the time (ON time) for opening and closing the bucket tilt electromagnetic proportional control valve (OFF time) during automatic excavation.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a work vehicle according to the present embodiment.
  • a wheel loader 1 that loads crushed stone or earth and sand generated during crushed stone excavation on a dump truck or the like is taken as an example.
  • the wheel loader 1 is a front end loader, the type of the wheel loader 1 is not limited to this in the present embodiment.
  • the wheel loader 1 includes a vehicle body 2, a work machine 5 including a boom 3 and a bucket 4, a front wheel 6 ⁇ / b> F and a rear wheel 6 ⁇ / b> R, a cab 7, a boom cylinder 9, and a bucket cylinder 10.
  • a work machine 5, a front wheel 6F, a rear wheel 6R, and a cab 7 are attached to the vehicle body 2.
  • a driver's seat DS and an operation lever CL are provided in the cab 7.
  • the direction from the back DSB of the driver seat DS toward the operation lever CL is referred to as the front, and the direction from the operation lever CL toward the back DSB is referred to as the rear.
  • the left and right of the wheel loader 1 are based on the front.
  • the front wheel 6F and the rear wheel 6R are in contact with the road surface R.
  • the ground contact surface side of the front wheel 6F and the rear wheel 6R is referred to as the downward direction, and the direction away from the ground contact surface of the front wheel 6F and the rear wheel 6R is referred to as the upward direction.
  • the wheel loader 1 travels by rotating the front wheel 6F and the rear wheel 6R. Steering of the wheel loader 1 is realized by bending the vehicle body 2 between the front wheel 6F and the rear wheel 6R.
  • the work machine 5 is arranged at the front part of the vehicle body 2.
  • the boom 3 is supported on the front side of the vehicle body 2 and extends forward.
  • the boom 3 is supported by the vehicle body 2 and rotates.
  • the bucket 4 has an opening 4H and a claw 4C.
  • the claws 4 ⁇ / b> C scoop the load SR such as earth and sand or crushed stone.
  • the load SR picked up by the claw 4C enters the inside of the bucket 4 through the opening 4H.
  • the bucket 4 is supported on the side opposite to the vehicle body 2 side of the boom 3 and rotates.
  • the boom cylinder 9 is provided between the vehicle body 2 and the boom 3.
  • the boom 3 rotates around the support portion on the vehicle body 2 side as the boom cylinder 9 expands and contracts.
  • the bucket cylinder 10 has one end attached to and supported by the vehicle body 2, and the other end attached to one end of the bell crank 11. The other end of the bell crank 11 is connected to the bucket 4.
  • the bucket 4 rotates around the portion supported by the boom 3 as the bucket cylinder 10 expands and contracts.
  • the operation lever CL controls the expansion and contraction of the boom cylinder 9 and the bucket cylinder 10.
  • an operator boarding the cab 7 operates the operation lever CL
  • at least one of the boom cylinder 9 and the bucket cylinder 10 expands and contracts.
  • at least one of the boom 3 and the bucket 4 rotates.
  • the boom 3 and the bucket 4 operate when the operator operates the operation lever CL.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control system that controls the operation of the work machine.
  • the work machine hydraulic pump 12 is driven by an engine (EG) 16 as a power generation source mounted on the wheel loader 1.
  • the output of the engine 16 is input to a PTO (Power Take Off) 17 and then output to the work machine hydraulic pump 12 and the transmission (TM) 18.
  • PTO Power Take Off
  • TM transmission
  • the transmission 18 transmits the output of the engine 16 transmitted from the PTO 17 to the front wheels 6F and the rear wheels 6R shown in FIG. 1 to drive them.
  • the wheel loader 1 travels with the front wheels 6F and the rear wheels 6R being driven by the output of the engine 16.
  • a discharge circuit 12C serving as an oil passage through which the working oil passes is connected to a discharge port through which the working machine hydraulic pump 12 discharges the working oil.
  • the discharge circuit 12 ⁇ / b> C is connected to the boom operation valve 13 and the bucket operation valve 14.
  • the boom operation valve 13 and the bucket operation valve 14 are both hydraulic pilot type operation valves.
  • the boom operation valve 13 and the bucket operation valve 14 are connected to the boom cylinder 9 and the bucket cylinder 10, respectively.
  • the work machine hydraulic pump 12, the boom operation valve 13, the bucket operation valve 14, and the discharge circuit 12C form a tandem hydraulic circuit.
  • the boom operation valve 13 is a 4-position switching valve having an A position, a B position, a C position, and a D position.
  • the bucket operation valve 14 is a three-position switching valve having an E position, an F position, and a G position.
  • the bucket 4 tilts, when it is in the F position, it is neutral, and when it is in the G position, the bucket 4 performs a dump operation.
  • the tilting operation of the bucket 4 is an operation of tilting when the opening 4H and the claw 4C of the bucket 4 shown in FIG.
  • the dumping operation of the bucket 4 is an operation of tilting by rotating the opening 4H and the claw 4C of the bucket 4 away from the cab 7, contrary to the tilting operation.
  • the pilot pressure receiving portions of the boom operation valve 13 and the bucket operation valve 14 are connected to the pilot pump 15 via the electromagnetic proportional control valve 20, respectively.
  • the pilot pump 15 is connected to the PTO 17 and driven by the engine 16.
  • the pilot pump 15 supplies hydraulic oil having a predetermined pressure (pilot pressure) to the pilot pressure receiving portion 13R of the boom operation valve 13 and the pilot pressure receiving portion 14R of the bucket operation valve 14 via the electromagnetic proportional control valve 20.
  • the electromagnetic proportional control valve 20 has a boom lowering electromagnetic proportional control valve 21, a boom raising electromagnetic proportional control valve 22, a bucket dump electromagnetic proportional control valve 23, and a bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24.
  • the boom lowering electromagnetic proportional control valve 21 and the boom raising electromagnetic proportional control valve 22 are connected to the pilot pressure receiving portions 13 ⁇ / b> R and 13 ⁇ / b> R of the boom operation valve 13.
  • the bucket dump electromagnetic proportional control valve 23 and the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24 are connected to the pilot pressure receiving portions 14R and 14R of the bucket operation valve 14, respectively.
  • Solenoid command part 21S of boom lowering electromagnetic proportional control valve 21, solenoid command part 22S of boom raising electromagnetic proportional control valve 22, solenoid command part 23S of bucket dump electromagnetic proportional control valve 23, and solenoid command part of bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24 Each command signal from the control device 40 is input to 24S.
  • the boom lowering electromagnetic proportional control valve 21, the boom raising electromagnetic proportional control valve 22, the boom operation valve 13 and the boom cylinder 9 have a function as a boom drive unit for rotating (raising and lowering) the boom 3.
  • the bucket dump electromagnetic proportional control valve 23, the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24, the bucket operation valve 14 and the bucket cylinder 10 have a function as a bucket drive unit for rotating the bucket (tilt operation or dump operation).
  • the control device 40 is, for example, a computer.
  • the control device 40 includes a processing unit 41 such as a CPU (Central Processing Unit), a storage unit 42 such as a ROM (Read Only Memory), an input unit 43, and an output unit 44.
  • the processing unit 41 controls the operation of the work machine 5 by sequentially executing various instructions described in the computer program.
  • the processing unit 41 is electrically connected to the storage unit 42, the input unit 43, and the output unit 44. With this structure, the processing unit 41 reads information stored in the storage unit 42, writes information in the storage unit 42, receives information from the input unit 43, and outputs information to the output unit 44. Can be.
  • the storage unit 42 stores a computer program for controlling the operation of the work machine 5 and information used for controlling the operation of the work machine 5.
  • the storage unit 42 stores a computer program for realizing the work vehicle control method according to the present embodiment.
  • the processing unit 41 reads out the computer program from the storage unit 42 and executes it, thereby realizing the work vehicle control method according to the present embodiment.
  • the input unit 43 includes a boom angle detection sensor 46, a bucket angle detection sensor 47, a boom cylinder pressure sensor 48 that detects the pressure (bottom pressure) of hydraulic oil charged in the boom cylinder 9, and the transmission 18.
  • a TM (Trans Mission) control device 49 to be controlled, a vehicle speed sensor 50, a first potentiometer 31, a second potentiometer 33, and an input / output device 45 are connected.
  • the processing unit 41 acquires these detection values or command values and controls the operation of the work machine 5.
  • a vehicle speed sensor 50 as a vehicle speed detection device detects the speed (vehicle speed) at which the wheel loader 1 travels.
  • the TM control device 49 switches the gear position of the transmission 18. In this case, the TM control device 49 controls the gear position based on the vehicle speed acquired from the vehicle speed sensor 50, the accelerator opening degree of the wheel loader 1, and the like.
  • the output unit 44 includes a solenoid command unit 21S of the boom lowering electromagnetic proportional control valve 21, a solenoid command unit 22S of the boom raising electromagnetic proportional control valve 22, a solenoid command unit 23S of the bucket dump electromagnetic proportional control valve 23, and a bucket tilt.
  • the solenoid command unit 24S of the electromagnetic proportional control valve 24 and the input / output device 45 are connected.
  • the processing unit 41 gives a command value for operating the boom cylinder 9 to the solenoid command unit 21S of the boom lowering electromagnetic proportional control valve 21 or the solenoid command unit 22S of the boom raising electromagnetic proportional control valve 22 to expand and contract the boom cylinder 9. Let The boom 3 moves up and down as the boom cylinder 9 expands and contracts.
  • the processing unit 41 gives a command value for operating the boom cylinder 9 to the solenoid command unit 23S of the bucket dump electromagnetic proportional control valve 23 or the solenoid command unit 24S of the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24 to expand and contract the bucket cylinder 10. Let As the bucket cylinder 10 expands and contracts, the bucket 4 performs a tilt operation or a dump operation. In this way, the processing unit 41 controls the operation of the work machine 5, that is, the boom 3 and the bucket 4.
  • the input / output device 45 connected to both the input unit 43 and the output unit 44 includes an input device 45S, a sound generation device 45B, and a display device 45M.
  • the input / output device 45 inputs a command value from the input device 45S to the control device 40, generates a warning sound from the sounding device 45B, and displays information on the state or control of the work machine 5 on the display device 45M.
  • the input device 45S is, for example, a push button type switch. By operating the input device 45S, information displayed on the display device 45M is switched, or the operation mode of the wheel loader 1 is switched.
  • the function of switching the operation mode of the wheel loader 1 or switching the display of the display device 45M is assigned to each input device 45S.
  • a function for starting an automatic excavation start as one operation mode is assigned to one input device 45S.
  • the input device 45S serves as the automatic excavation start switch 34.
  • the automatic excavation start switch 34 When the automatic excavation start switch 34 is operated, the input / output device 45 generates an excavation start signal. This excavation start signal is input to the control device 40.
  • the control device 40 controls the wheel loader 1 in the automatic excavation mode. At the same time, the control device 40 displays the icon 34I on the display device 45M.
  • the icon 34I indicates that the automatic excavation mode is ON.
  • the input device 45S of the input / output device 45 may be incorporated in the display device 45 as a touch panel, and the icon 34I may be assigned to the automatic excavation start switch 34.
  • the operation lever CL includes a boom operation lever 30 and a bucket operation lever 32.
  • a first potentiometer 31 that detects its own operation amount is attached to the boom operation lever 30.
  • a second potentiometer 33 for detecting its own operation amount is attached to the bucket operation lever 32. Detection signals of the first potentiometer 31 and the second potentiometer 33 are input to the input unit 43 of the control device 40.
  • the boom control lever 30 is provided with a kick down switch 35.
  • the kick-down switch 35 changes the gear position of the transmission 18 to a lower speed while the selector lever 18L of the transmission 18 is not operated.
  • the kick down switch 35 is connected to the TM control device 49.
  • the TM control device 49 that has acquired the command value from the kick down switch 35 changes the gear position of the transmission 18 to a lower speed side than the gear position at the time when the command value is acquired. For example, when the gear position at the time of obtaining the command value is two, the TM control device 49 changes the gear position of the transmission 18 to one.
  • the kick down switch 35 may be used also as the automatic excavation start switch 34.
  • FIG. 3 is a diagram showing the working machine.
  • the boom 3 of the work machine 5 is pin-coupled to the vehicle body 2 by a connecting pin 3P on the first end side.
  • a bracket 3BR for attaching the boom cylinder 9 is attached between both ends of the boom 3.
  • the boom cylinder 9 has a first end connected to the vehicle body 2 by a connecting pin 9Pa and a second end connected to the bracket 3BR by a connecting pin 9Pb.
  • the bucket 4 is pin-connected by a connecting pin 4Pa on the second end side of the boom 3, that is, on the end side opposite to the vehicle body 2 side. With such a structure, the bucket 4 rotates around the central axis Z2 of the connecting pin 4Pa.
  • the bucket cylinder 10 has a first end connected to the vehicle body 2 by a connecting pin 3P and a second end connected to the first end of the bell crank 11 by a connecting pin 11a.
  • the second end of the bell crank 11 is pin-coupled to the first end of the connecting member 11L by a connecting pin 11b.
  • the second end of the connecting member 11L is pin-connected to the bucket 4 by a connecting pin 4Pb.
  • the boom 3 is provided with a support member 8 for supporting the bell crank 11 between both ends.
  • the bell crank 11 is pin-coupled to the support member 8 by connecting pins 11c between both ends.
  • the bell crank 11 rotates around the central axis Z3 of the connecting pin 11c.
  • the bucket cylinder 10 contracts, the first end of the bell crank 11 moves to the vehicle body 2 side. Since the bell crank 11 rotates around the central axis Z3 of the connecting pin 11c, the second end of the bell crank 11 moves in a direction away from the vehicle body 2. Then, the bucket 4 performs a dumping operation via the connecting member 11L.
  • the connecting member 11L When the bucket cylinder 10 extends, the bell crank 11 moves away from the vehicle body 2 at the first end. Then, since the second end portion of the bell crank 11 approaches the vehicle body 2, the bucket 4 tilts via the connecting member 11L.
  • the angle of the boom 3 (hereinafter, appropriately referred to as a boom angle) ⁇ passes through the straight line L1 connecting the central axis Z1 of the connecting pin 3P and the central axis Z2 of the connecting pin 4Pa, the connecting pin 3P, and the front wheel. 6F and the smaller one of the angles formed by the horizontal line L2 parallel to the ground contact surface of the rear wheel 6R.
  • the boom angle ⁇ is negative when inclined to the road surface R side with respect to the horizontal line L2. When the boom 3 is raised, the boom angle ⁇ increases.
  • the angle of the bucket 4 (hereinafter referred to as the bucket angle as appropriate) ⁇ is defined as the road surface R (corresponding to the horizontal line L2 in FIG. 3) and a straight line L3 passing through the central axis Z2 of the connecting pin 4Pa and parallel to the bottom surface 4B of the bucket 4. It is an angle to make.
  • the bucket angle ⁇ is negative when the front of the straight line L3 is downward with respect to the central axis Z2 of the connecting pin 4Pa.
  • the bucket angle ⁇ increases.
  • the boom angle detection sensor 46 that detects the boom angle ⁇ is attached to a portion of the connecting pin 3P that pin-couples the boom 3 to the vehicle body 2.
  • a bucket angle detection sensor 47 that detects the bucket angle ⁇ is attached to the connection pin 11 c and indirectly detects the angle of the bucket 4 via the bell crank 11.
  • the bucket angle detection sensor 47 may be attached to a portion of the connection pin 4Pa that connects the boom 3 and the bucket 4.
  • the boom angle detection sensor 46 and the bucket angle detection sensor 47 are, for example, potentiometers, but are not limited thereto.
  • the boom angle ⁇ detected by the boom angle detection sensor 46 is an index indicating the posture of the boom 3. For this reason, the boom angle detection sensor 46 functions as a boom posture detection device that detects the posture of the boom 3.
  • the bucket angle ⁇ detected by the bucket angle detection sensor 47 is an index indicating the attitude of the bucket 4. For this reason, the bucket angle detection sensor 47 functions as a bucket posture detection device that detects the posture of the bucket 4.
  • the control device 40 acquires an operation amount signal of the boom operation lever 30 or the bucket operation lever 32 from the first potentiometer 31 or the second potentiometer 33. To do. Then, the control device 40 sends a work implement speed control command corresponding to the operation amount signal to the boom lowering electromagnetic proportional control valve 21, the boom raising electromagnetic proportional control valve 22, the bucket dump electromagnetic proportional control valve 23, or the bucket tilt electromagnetic proportional. Output to the control valve 24.
  • the boom lowering electromagnetic proportional control valve 21, the boom raising electromagnetic proportional control valve 22, the bucket dump electromagnetic proportional control valve 23, or the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24 corresponds to the pilot pressure corresponding to the magnitude of this work implement speed control command.
  • the work machine 5 excavates the object to be excavated.
  • the wheel loader 1 can automatically excavate the object to be excavated.
  • the control device 40 starts automatic excavation. In the automatic excavation, the control device 40 acquires the detection value of the boom angle detection sensor 46, the bucket angle detection sensor 47, and the detection value of the boom cylinder pressure sensor 48.
  • control apparatus 40 outputs a working machine speed control command to each solenoid command part 21S, 22S, 23S, 24S of the electromagnetic proportional control valve 20 based on the acquired detected value.
  • the control device 40 controls the boom angle ⁇ and the bucket angle ⁇ and automatically digs the work implement 5 to operate.
  • the control device 40 determines whether the bucket drive unit and the boom drive unit are based on at least the detection value of the boom angle detection sensor 46 and the detection value of the boom cylinder pressure sensor 48.
  • a command signal is output to automatically control the posture of at least one of the boom 3 and the bucket 4.
  • the TM control device 49 changes the gear position of the transmission 18 to a gear position with a larger gear ratio. As a result, the driving force of the wheel loader 1 is increased, and excavation efficiency is improved. As described above, when the automatic excavation start switch 34 and the kick-down switch 35 are used together, the gear position of the transmission 18 is changed to a gear position with a larger gear ratio at the same time as the automatic excavation starts, so that excavation work is easy. And can be realized efficiently.
  • the wheel loader 1 having an automatic excavation function can reduce an operator's burden in excavation work by the wheel loader 1. It is desired that the automatic excavation function of the wheel loader 1 be further enhanced in order to enable an unskilled operator to perform work close to an expert.
  • the wheel loader 1 excavates the object to be excavated by traction force. For example, after the work machine 5 has entered the excavation target, the operator of the wheel loader 1 operates the bucket 4 and the boom 3 so as to adjust the traction force of the wheel loader 1 appropriately. It is a work to load a kind. In excavation work of the wheel loader 1, a skilled operator grasps the state of excavation through the operation and behavior of the wheel loader 1, and operates the bucket 4 and the boom 3 at an appropriate timing, so It is considered that the traction force is exerted on the wheel loader 1.
  • the present inventors examined in detail the operation of the wheel loader 1 during excavation and the state of each part. As a result, the present inventors have found that the lift force of the boom 3 is highly correlated with the traction force of the wheel loader 1. In order to improve the production efficiency of the wheel loader 1, the inventors determine the timing of the tilting operation of the bucket 4 and the timing of the boom 3 lifting based on the lifting force of the boom 3, particularly the tilting operation. It was found that it is effective that the timing of ending is important.
  • the lift force is a force that the boom drive unit, specifically, the boom cylinder 9 receives from the boom 3. Production efficiency is the amount of excavation of the wheel loader 1 per unit time.
  • the wheel loader 1 ends the tilting operation of the bucket 4 based on the lift force in automatic excavation. Specifically, when the wheel loader 1 performs automatic excavation, the control device 40 starts the tilt operation of the bucket 4 when a predetermined condition is satisfied, and the amount by which the lift force has increased since the tilt operation was started. Based on the above, the tilt operation is terminated. In this way, since the wheel loader 1 can finish the tilting operation of the bucket 4 at an appropriate timing in automatic excavation, the production efficiency of the wheel loader 1 can be improved regardless of the skill level of the operator, Production efficiency close to that of skilled workers can be realized.
  • FIG. 7 is a timing chart in the work vehicle control method according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the time (ON time) for opening and closing the bucket tilt electromagnetic proportional control valve (OFF time) during automatic excavation.
  • the vertical axis of the upper timing chart is the boom angle ⁇ and the automatic lift command OPa
  • the horizontal axis is the time t.
  • the vertical axis of the lower timing chart is the bucket angle ⁇ , the automatic tilt command OPb, the bottom pressure Pb, and the vehicle speed Vc
  • the horizontal axis is the time t.
  • both the automatic lift command OPa and the automatic tilt command OPb indicate an ON state and an OFF state.
  • the control method of the work vehicle according to the present embodiment is a control method of the wheel loader 1, particularly a control method of the work machine 5 when performing excavation work automatically.
  • the processing state is distinguished by the concept of stage.
  • stage 0 is the state of completion of automatic excavation control
  • Stage 1 is a state of determining the start condition of automatic excavation control
  • Stage 2 is a state of determining whether automatic lift is complete during automatic lift
  • Stage 3 is a state of waiting for automatic tilt
  • Stage 4 is in a state in which an automatic tilt start condition is being determined
  • stage 5 is in a state in which an automatic tilt operation is being performed
  • stage 6 is in a state in which an automatic tilt operation end condition is being determined.
  • step S101 the processing unit 41 of the control device 40 shown in FIG. 2 determines whether or not the wheel loader 1 is under automatic excavation control.
  • the processing unit 41 determines that automatic excavation control is being performed.
  • the processing unit 41 determines that automatic excavation control is not being performed.
  • the processing unit 41 determines whether or not the automatic excavation mode is ON, that is, activated. For example, when the processing unit 41 detects that the automatic excavation start switch 34 illustrated in FIG. 2 has been operated, the processing unit 41 determines that the automatic excavation mode is ON.
  • step S103 the processing unit 41 sets the automatic excavation mode to ON on the display device 45M of the input / output device 45 illustrated in FIG. Is displayed.
  • step S104 the processing unit 41 determines whether or not the condition 1 is satisfied.
  • Condition 1 is when the wheel loader 1 moves forward and the bucket 4 is grounded.
  • the processing unit 41 determines that the wheel loader 1 is moving forward.
  • the process part 41 determines with the bucket 4 being earth
  • the determination value a is not limited, but is ⁇ 30 degrees in the present embodiment.
  • step S105 the processing unit 41 determines whether or not a kick down condition is satisfied.
  • the kick-down condition is that the shift mode of the transmission 18 shown in FIG. 2 is the automatic transmission mode and the kick-down switch 35 is turned on when the TM control device 49 has a kick-down command or when the transmission 18 has one shift stage. This is true if
  • the kick-down condition is satisfied (Yes at Step S105)
  • the conditions of Step S102, Step S104, and Step S105 are all satisfied, and automatic excavation control is started.
  • automatic excavation control is started when time t is zero.
  • step S106 the processing unit 41 executes a stage rewriting process. Since automatic excavation control is executed after step S106, in step S106, the processing unit 41 rewrites the stage to 1, and changes the state of automatic excavation control during determination of the automatic lift condition.
  • step S107 determines whether or not an automatic excavation control end condition is satisfied.
  • the automatic excavation control end condition is satisfied.
  • step S107, No the processing unit 41 determines whether or not the stage is 1 in step S108.
  • step S108, Yes the processing unit 41 determines whether or not the condition 2 is satisfied in step S109.
  • Condition 2 is a condition for starting the automatic lifting (raising) of the boom 3.
  • the condition 2 is that the state where the bottom pressure Pb is larger than the determination value b continues for a predetermined time ta or more, the boom angle ⁇ is smaller than the determination value c, and the vehicle speed Vc is smaller than the determination value d. It is established when the state continues for a predetermined time tb or longer.
  • the processing unit 41 starts the raising operation of the boom 3 based on the lift force, that is, the bottom pressure Pb, the vehicle speed Vc, and the boom angle ⁇ .
  • the lift force that is, the bottom pressure Pb, the vehicle speed Vc, and the boom angle ⁇ .
  • the determination value b is 6 MPa and the determination value c is ⁇ 10 degrees, but is not limited to these values.
  • the predetermined times ta and tb are not limited, but in the present embodiment, both are 0.1 seconds. In the present embodiment, the predetermined times ta and tb are the same, but they may be different.
  • step S110 the processing unit 41 executes the automatic lifting of the boom 3 and executes the stage rewriting process.
  • the processing unit 41 gives an automatic lift command to the solenoid command unit 22S of the boom raising electromagnetic proportional control valve 22 shown in FIG.
  • the automatic lift command instructs the boom raising electromagnetic proportional control valve 22 as a percentage with 0% being fully closed and 100% being fully open.
  • a symbol OPa in FIG. 7 corresponds to an automatic lift command.
  • the processing unit 41 When the condition 2 is satisfied, the processing unit 41 rewrites the stage to 2, and changes the state of the automatic excavation control during the determination of the end of the automatic lift during the automatic lift. Next, in step S111, the processing unit 41 determines whether or not the stage is two.
  • Condition 3 is a condition for ending the automatic lifting of the boom 3.
  • the condition 3 is that the predetermined time tc is when the amount by which the boom angle ⁇ is increased from the time when the boom 3 starts the automatic lift is larger than the determination value f or when the bottom pressure Pb is larger than the determination value g. It is established when the above is continued.
  • the determination value f is 3 degrees and the determination value g is 30 MPa, but is not limited to these values.
  • the predetermined time tc is not limited, but is 0.1 second in the present embodiment.
  • the lifting operation is terminated based on the lift force from the start of the lifting operation of the boom 3, that is, the amount of increase in the bottom pressure Pb or the boom angle ⁇ .
  • the processing unit 41 determines the end condition of the automatic lift of the boom 3 using the bottom pressure Pb or the increase amount of the boom angle ⁇ , the traction force generated by the wheel loader 1 has an appropriate magnitude.
  • the automatic lift can be terminated and the automatic tilt operation can be started.
  • step S112 Yes
  • the processing unit 41 ends the automatic lifting of the boom 3 and executes a stage rewriting process in step S113.
  • the boom angle ⁇ increases compared to before the start of the automatic lift.
  • the bottom pressure Pb increases during the automatic lift.
  • the processing unit 41 rewrites the stage to 3, and shifts the state of the automatic excavation control while waiting for the automatic tilt operation.
  • step S ⁇ b> 114 shown in FIG. 5 the processing unit 41 determines whether the stage is 3 or not. Note that “v” in FIG. 4 corresponds to “v” in FIG.
  • step S115 the processing unit 41 sets the automatic tilt command to 0% and outputs it to the solenoid command unit 24S of the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24.
  • the automatic tilt command is a command for opening the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24 at a predetermined opening.
  • the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24 is commanded as a percentage with 0% being fully closed and 100% being fully open.
  • the automatic tilt command is a combination of an ON time ⁇ t1 for opening the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24 and an OFF time ⁇ t2 for closing the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24, as shown in the open / close valve pattern of FIG. It is a directive.
  • the ON time ⁇ t1 and the OFF time t2 are set in advance according to, for example, the number of automatic tilts, and are stored in the storage unit 42 of the control device 40 shown in FIG. 2 as an automatic tilt cycle table.
  • the processing unit 41 reads the OFF time ⁇ t2 corresponding to the number of automatic tilt operations to be executed from the automatic tilt cycle table described above. Then, the processing unit 41 determines whether or not the OFF time ⁇ t2 has elapsed. With this process, in the present embodiment, the processing unit 41 does not perform the automatic tilt operation until a predetermined time has elapsed after the condition 3 for ending the automatic lift of the boom 3 is satisfied.
  • step S116 When the OFF time ⁇ t2 has elapsed (step S116, Yes), the processing unit 41 rewrites the stage to 4 in step S117, and changes the state of automatic excavation control during determination of the start condition of the automatic tilt operation.
  • the processing unit 41 waits until the OFF time ⁇ t2 has elapsed.
  • step S118 the processing unit 41 determines whether or not the stage is 4.
  • step S118, Yes the processing unit 41 determines whether or not the condition 4 is satisfied.
  • Condition 4 is a condition for starting the automatic tilt operation. In the present embodiment, condition 4 is satisfied when the state where the bottom pressure Pb is greater than the determination value j continues for a predetermined time td or longer and the state where the vehicle speed Vc is lower than the determination value k continues for a predetermined time te or longer. .
  • the determination value j is 16 MPa and the determination value k is 2 km / h, but is not limited to these values.
  • the predetermined times td and te are not limited, but both are 0.1 seconds in this embodiment. In the present embodiment, the predetermined times td and te are the same, but they may be different.
  • step S120 the processing unit 41 rewrites the stage to 5 and changes the state of automatic excavation control during the automatic tilt operation.
  • the processing unit 41 acquires the bottom pressure Pb from the boom cylinder pressure sensor 48 shown in FIG.
  • the bottom pressure Pb is the bottom pressure Pb at the time when the automatic tilt operation is started, and corresponds to the lift force when the automatic tilt operation is started.
  • the processing unit 41 determines the bucket based on the detection result of the lift force detection device, that is, the bottom pressure Pb that is the detection result of the boom cylinder pressure sensor 48 and the vehicle speed Vc that is the detection result of the vehicle speed sensor 50. 4 automatic tilting operation is started.
  • the processing unit 41 can relatively easily and reliably determine the timing at which the traction force of the wheel loader 1 is saturated. Can know.
  • the processing unit 41 can automatically tilt the bucket 4 at an appropriate timing, thereby realizing an efficient loading operation. For this reason, the productivity of the wheel loader 1 is improved.
  • step S121 the processing unit 41 determines whether or not the stage is 5.
  • step S121, Yes the processing unit 41 sets the automatic tilt command to p and outputs it to the solenoid command unit 24S of the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24.
  • p 100%.
  • the automatic tilt command is output to the solenoid command unit 24S of the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24, the bucket 4 starts an automatic tilt operation.
  • a symbol OPb in FIG. 7 corresponds to an automatic tilt command.
  • step S123 the processing unit 41 reads the ON time ⁇ t1 corresponding to the number of automatic tilt operations to be executed from the automatic tilt cycle table described above. Then, the processing unit 41 determines whether or not the ON time ⁇ t1 has elapsed. When the ON time ⁇ t1 has elapsed (step S123, Yes), the processing unit 41 rewrites the stage to 6 in step S124, and changes the automatic excavation control state to the automatic tilt operation end condition determination. Transition.
  • step S125 the processing unit 41 determines whether the stage is six.
  • step S125, Yes the processing unit 41 determines whether or not the condition 5 is satisfied.
  • Condition 5 is a condition for terminating the automatic tilt operation.
  • the condition 5 is that the bottom pressure Pb is larger than the determination value j, and the increase amount ⁇ Pb of the bottom pressure Pb from the bottom pressure Pb at the time when the bucket 4 starts the automatic tilting operation is larger than the determination value m.
  • the determination value m is 4 MPa and the determination value k is 2 km / h, but is not limited to these values.
  • the predetermined time tf is not limited, but is 0.1 second in the present embodiment.
  • step S127 the processing unit 41 sets the automatic tilt command to 0% and sets the automatic command to the solenoid command unit 24S of the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24. Output.
  • the 0% automatic tilt command is given to the solenoid command unit 24S of the bucket tilt electromagnetic proportional control valve 24, the operation of the bucket cylinder 10 is stopped and the automatic tilt operation of the bucket 4 is ended.
  • the reason why 1 is added to the current number of automatic tilt operations in step S128 is that the automatic tilt operation is executed in step S122.
  • x in FIG. 4 corresponds to x in FIG.
  • the processing unit 41 ends the tilt operation based on the amount of increase ⁇ Pb in the bottom pressure Pb from the time when the bucket 4 starts the tilt operation. That is, the processing unit 41 ends the tilting operation based on the bottom pressure Pb corresponding to the lift force having a high correlation with the traction force of the wheel loader 1, and shifts to the excavation operation by the traction force of the wheel loader 1. For this reason, since the work machine 5 of the wheel loader 1 can be shifted from the tilt operation to the excavation operation at an appropriate timing, an efficient loading operation can be realized. For this reason, the productivity of the wheel loader 1 is improved.
  • the processing unit 41 determines the timing for terminating the tilt operation using the vehicle speed Vc in addition to the amount of increase ⁇ Pb of the bottom pressure Pb.
  • the vehicle speed Vc is also correlated with the traction force of the wheel loader 1. For this reason, since the processing unit 41 can shift the working machine 5 of the wheel loader 1 from the tilting operation to the excavating operation at a more appropriate timing by using the vehicle speed Vc, more efficient loading work is realized. it can.
  • step S129 the processing unit 41 determines whether or not the stage is 0.
  • step S129, No the processing unit 41 sets the boom command to a value obtained by adding the current automatic lift command to the current lever command in step S130.
  • step S131 the processing unit 41 sets the bucket command to a value obtained by adding the current automatic tilt command to the current lever command.
  • the lever command is a command for determining the opening degree of the boom operation valve 13 or the opening degree of the bucket operation valve 14 obtained from the operation amount of the boom operation lever 30 or the bucket operation lever 32.
  • step S132 the processing unit 41 determines whether or not the condition 6 is satisfied.
  • Condition 6 is satisfied when a predetermined time tg elapses after the tilt end is detected during automatic excavation control.
  • Condition 6 is a condition that excavation by automatic excavation control is completed.
  • the predetermined time tg is not limited, but is 0.5 seconds in the present embodiment.
  • step S133 the processing unit 41 generates a sound indicating that the excavation by the automatic excavation control is completed from, for example, the sound generator 45B of the input / output device 45 illustrated in FIG. Let them pronounce. By generating this sound from the sound generator 45B, the operator of the wheel loader 1 can know that the excavation by the automatic excavation control has been completed.
  • step S134 the processing unit 41 determines whether or not to end the automatic excavation control. For example, when the operator of the wheel loader 1 turns off the automatic excavation mode, that is, releases the automatic excavation mode, or operates the boom operation lever 30 or the bucket operation lever 32 by a predetermined amount, the processing unit is given priority to the operator's operation. 41 terminates the automatic excavation control.
  • the processing unit 41 when there is no operation as described above by the operator, the processing unit 41 does not end the automatic excavation control (No in step S134). In this case, the processing unit 41 returns to the start and executes the processes after step S101. For example, when there is an operation as described above by the operator, the processing unit 41 ends the automatic excavation control (Yes in step S134). In this case, the processing unit 41 rewrites to 0 regardless of the state of the stage. Thereafter, in step S135, for example, the processing unit 41 generates a sound indicating that the automatic excavation control has been completed and has been completed from the sound generation device 45B of the input / output device 45 illustrated in FIG. By generating this sound from the sound generation device 45B, the operator of the wheel loader 1 can know that the automatic excavation control has been terminated halfway through his own operation or the like.
  • the sound when the excavation by the automatic excavation control is completed is different from the sound when the automatic excavation control is not completed. By doing in this way, the operator can distinguish between completion of excavation by automatic excavation control and completion of automatic excavation control.
  • step S135 the processing unit 41 returns to the start and executes the processes after step S101.
  • step S101 when the stage is not 0, that is, when automatic excavation control is being performed (step S101, Yes), the processing unit 41 does not need to determine whether or not automatic excavation control is being performed. For this reason, the process part 41 progresses to step S107, and performs the process after step S107.
  • step S102 when the automatic excavation mode is OFF (No in step S102), the processing unit 41 sets the automatic excavation mode in step S136 from, for example, the display device 45M of the input / output device 45 illustrated in FIG.
  • the icon 34I as an indicator indicating that it is ON is deleted.
  • step S137 the processing unit 41 ends the automatic excavation control.
  • the processing unit 41 rewrites the stage to 0 when terminating the automatic excavation control.
  • the processing unit 41 resets the number of times that the automatic lift command, the automatic tilt command, and the automatic tilt operation are executed. In the present embodiment, the processing unit 41 resets these by setting the automatic lift command to 0%, the automatic tilt command to 0%, and the number of executions of the automatic tilt operation to 0.
  • step S136 ends, the processing unit 41 proceeds to step S129, and executes the processes after step S129.
  • w in FIG. 4 corresponds to w in FIG.
  • step S104 a negative determination is made in step S104, that is, a No determination is made.
  • condition 1 since condition 1 is not satisfied (step S104, No), automatic excavation control is not executed.
  • step S105 a negative determination is made in step S105, that is, a determination of No will be given.
  • step S105 since the kick-down condition is not satisfied (step S105, No), automatic excavation control is not executed. For this reason, the process part 41 performs the process after step S137.
  • step S107 the condition for terminating the automatic excavation control is satisfied (step S107, Yes).
  • the automatic excavation control is not executed thereafter.
  • the process part 41 performs the process after step S137.
  • the processing unit 41 processes step S133 after step S132, determines No in step S134, and determines Yes in step S101.
  • step S107 Condition 6 determined in step S132 includes that the above-described automatic excavation mode end condition (3) is satisfied.
  • the process part 41 determines with the conditions which complete
  • Step S108 when negative in Step S108, that is, when No is determined, the stage is other than 1.
  • the processing unit 41 executes processing subsequent to step S111, that is, determination of the end of the automatic lift of the boom 3.
  • step S109 a negative determination is made in step S109, that is, a case of No will be described. In this case, the condition 2 is not satisfied, and the automatic lifting of the boom 3 is not started.
  • the processing unit 41 executes the processes after step S129.
  • negative in Step S111 that is, when No is determined, the stage is other than 2. In this case, the processing unit 41 executes the processes after step S114.
  • step S112 the processing unit 41 determines whether the neutrality of the boom operation lever 30 has continued for a predetermined time th.
  • the predetermined time th is 0.1 second, but is not limited thereto.
  • step S138, Yes When the neutralization of the boom control lever 30 continues for the predetermined time th (step S138, Yes), the processing unit 41 sets the automatic lift command to h in step S139.
  • h In the present embodiment, h is 60%, but is not limited to this.
  • the processing unit 41 sets the automatic lift command to 0% in step S140.
  • the processing unit 41 executes the processes in and after step S129.
  • step S114 when a negative determination is made in step S114, that is, a determination of No is made, the processing unit 41 does not need to determine whether or not the bucket 4 is waiting for the automatic tilt operation. In this case, the processing unit 41 executes the processing after step S118.
  • the determination in step S116 is negative, that is, No, the OFF time ⁇ t2 has not elapsed. Also in this case, the processing unit 41 executes the processing after step S118.
  • step S118 determines whether the determination in step S118 is negative, that is, No, the processing unit 41 does not need to determine the start of the automatic tilt operation of the bucket 4. In this case, the process part 41 performs the process after step S121. If the determination in step S119 is negative, that is, No is determined, it is determined that the start condition for the automatic tilt operation of the bucket 4 is not satisfied. In this case, the process part 41 performs the process after step S121.
  • step S121 determines whether the automatic tilt operation is in progress.
  • the processing unit 41 executes the processes after step S125. If the determination in step S123 is negative, that is, No is made, the ON time ⁇ t1 has not elapsed. Also in this case, the processing unit 41 executes the processing after step S125.
  • step S125 determines whether the determination in step S125 is negative, that is, No, it is not in the process of determining the end condition of the automatic tilt operation. In this case, the processing unit 41 executes the processes after step S129 without determining the condition 5. If the determination in step S126 is negative, that is, No, the condition for terminating the automatic tilt operation is not satisfied. Also in this case, the processing unit 41 executes the processes after step S129.
  • step S129 If the determination in step S129 is affirmative, ie, Yes, the stage is 0. That is, the automatic excavation control is finished. In addition, when negative determination is made in step S132, that is, when No is determined, excavation by the automatic excavation control is not completed. In these cases, the processing unit 41 executes the processing after step S134.
  • the tilting operation of the bucket 4 is started based on the bottom pressure Pb and the vehicle speed, and the automatic tilting operation is ended based on the increase amount ⁇ Pb of the bottom pressure Pb.
  • the start and stop of the tilt operation are repeated until the bucket 4 reaches the tilt end.
  • the processing unit 41 can repeat the tilting operation of the bucket 4 and the stop thereof in the automatic excavation control, the excavation work of the wheel loader 1 by the operator can be simulated.
  • the operations of the bucket 4 and the boom 3 during automatic excavation are automatically controlled based on the lift force as the force received by the boom 3. Since the lift force has a high correlation with the traction force of the wheel loader 1, if the lift force is used for automatic excavation control, the traction force of the wheel loader 1 can be effectively used for excavation. As a result, this embodiment can maintain the productivity during excavation work at a high level regardless of the skill level of the operator of the wheel loader 1.
  • this embodiment when the bucket 4 is automatically tilted during the automatic excavation control, the tilting operation is terminated based on the lift force of the boom 3.
  • this embodiment can reduce a useless operation that continues the tilting operation of the bucket 4 even at a timing when the traction force can be effectively used. Therefore, regardless of the skill level of the operator, Production efficiency can be maintained at a high level close to that of skilled workers.
  • this embodiment controls automatically the operation
  • the productivity by manual operation was 3.2 ton / second for the skilled person, 2 ton / second for the mid-level person, and 1.9 ton / second for the beginner.
  • the productivity of the wheel loader 1 by automatic excavation was 2.3 ton / second for the skilled person, 2.5 ton / second for the mid-level person, and 2.3 ton / second for the beginner.

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Abstract

　ホイールローダー１は、車体２と、ブーム３と、バケット４と、ブームシリンダ９と、バケットシリンダ１０と、ブーム角度検出センサ４６と、バケット角度検出センサ４７と、ブームが受ける力としてのリフト力を検出するブームシリンダ圧力センサと、を備える。ホイールローダー１は、所定の条件が成立したときにはバケット４のチルト動作を開始し、チルト動作を開始した時点からリフト力が上昇した量に基づいてチルト動作を終了させる。

Description

作業車両及び作業車両の制御方法
　本発明は、特に掘削作業を行う作業車両及び作業車両の制御方法に関する。
　土砂又は砕石等をダンプトラック等に積み込む作業機を備えた作業車両がある。このような作業車両として、ホイールローダーがある。ホイールローダーは、バケットを有し、タイヤで走行して作業する車両である。ホイールローダーによる掘削作業において、オペレータの負担を軽減するため、バケットの動作を自動で制御して掘削をするものがある（例えば、特許文献１）。
特開平１０－２０４９２７号公報
　未熟なオペレータであっても、より熟練者に近い生産効率を発揮できるように、自動で掘削を行う機能を備えたホイールローダーに対して、その機能をさらに高度化することが望まれている。
　本発明は、作業機械が自動で掘削作業を実行する場合に、オペレータの熟練度に関わらず、熟練者に近い生産効率を実現することを目的とする。
　本発明は、車体と、前記車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体側とは反対側に支持されて回動するバケットと、前記ブームを回動させるブーム駆動部と、前記バケットを回動させるバケット駆動部と、前記ブーム駆動部が前記ブームから受ける力としてのリフト力を検出するリフト力検出装置と、所定の条件が成立したときには前記バケットのチルト動作を開始し、前記チルト動作を開始した時点から前記リフト力が上昇した量に基づいて前記チルト動作を終了させる制御装置と、を含む、作業車両である。
　前記ブーム駆動部はブーム用油圧シリンダを含み、前記リフト力検出装置は前記ブーム用油圧シリンダに供給される作動油の圧力としてのボトム圧力を検出するブームボトム圧力検出装置であることが好ましい。
　前記作業車両が走行する速度を検出する車速検出装置をさらに含み、前記制御装置は、少なくとも前記リフト力検出装置の検出結果と前記車速検出装置の検出結果とに基づいて、前記チルト動作を開始させることが好ましい。
　前記制御装置は、前記リフト力と前記作業車両が走行する速度と前記ブームの角度とに基づいて前記ブームの上昇動作を開始させ、前記ブームの上昇動作の開始時からの前記リフト力又は前記ブームの角度の増加量に基づいて、前記上昇動作を終了させることが好ましい。
　本発明は、車体と、前記車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体側とは反対側に支持されて回動するバケットとを備えた作業車両の前記バケットの動作を制御するにあたり、所定の条件が成立したときには前記バケットのチルト動作を開始させ、前記チルト動作を開始させた後は、前記チルト動作を開始した時点からの前記リフト力が上昇した量に基づいて前記チルト動作を終了させる、作業車両の制御方法である。
　少なくとも前記リフト力と前記作業車両が走行する速度とに基づいて、前記チルト動作を開始させることが好ましい。
　前記リフト力と前記作業車両が走行する速度と前記ブームの角度とに基づいて前記ブームの上昇動作を開始させ、前記ブームの上昇動作の開始時からの前記リフト力又は前記ブームの角度の増加量に基づいて、前記上昇動作を終了させることが好ましい。
　本発明は、作業機械が自動で掘削作業を実行する場合に、オペレータの熟練度に関わらず、熟練者に近い生産効率を実現することができる。
図１は、本実施形態に係る作業車両を示す図である。 図２は、作業機の動作を制御する制御系統を示す図である。 図３は、作業機を示す図である。 図４は、本実施形態に係る作業車両の制御方法における処理の一例を示すフローチャートである。 図５は本実施形態に係る作業車両の制御方法における処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態に係る作業車両の制御方法における処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、本実施形態に係る作業車両の制御方法におけるタイミングチャートである。 図８は、自動掘削時にバケットチルト電磁比例制御弁を開く時間（ＯＮ時間）と閉じる時間（ＯＦＦ時間）とを説明するための図である。
　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜ホイールローダー＞
　図１は、本実施形態に係る作業車両を示す図である。本実施形態において、作業車両として、砕石又は砕石の掘削時に発生した土砂若しくは岩石等をダンプトラック等に積載するホイールローダー１を例とする。ホイールローダー１は、フロントエンドローダーであるが、本実施形態においてホイールローダー１の形式はこれに限定されるものではない。
　ホイールローダー１は、車体２と、ブーム３及びバケット４を備える作業機５と、前輪６Ｆ及び後輪６Ｒと、運転室７と、ブームシリンダ９と、バケットシリンダ１０とを備えている。車体２には、作業機５、前輪６Ｆ及び後輪６Ｒ並びに運転室７が取り付けられている。運転室７内には、運転席ＤＳ及び操作レバーＣＬが設けられている。運転席ＤＳの背もたれＤＳＢから操作レバーＣＬに向かう方向を前方といい、操作レバーＣＬから背もたれＤＳＢに向かう方向を後方という。ホイールローダー１の左右は、前方を基準とする。
　前輪６Ｆ及び後輪６Ｒは、路面Ｒに接地する。前輪６Ｆ及び後輪６Ｒの接地面側を下方といい、前輪６Ｆ及び後輪６Ｒの接地面から離れる方向を上方という。前輪６Ｆ及び後輪６Ｒが回転することにより、ホイールローダー１は走行する。ホイールローダー１の操舵は、車体２が前輪６Ｆと後輪６Ｒとの間で屈曲することにより実現される。
　作業機５は、車体２の前部に配置される。ブーム３は、車体２の前方側に支持されて、前方に向かって延びている。ブーム３は、車体２に支持されて回動する。バケット４は、開口部４Ｈ及び爪４Ｃを有している。バケット４は、爪４Ｃが土砂又は砕石等の積載物ＳＲをすくい取る。爪４Ｃがすくい取った積載物ＳＲは、開口部４Ｈからバケット４の内部に入る。バケット４は、ブーム３の車体２側とは反対側に支持されて回動する。
　ブームシリンダ９は、車体２とブーム３との間に設けられている。ブーム３は、ブームシリンダ９が伸縮することによって、車体２側の支持部を中心として回動する。バケットシリンダ１０は、一端部が車体２に取り付けられて支持され、他端部がベルクランク１１の一端部に取り付けられている。ベルクランク１１の他端部は、バケット４に連結されている。バケット４は、バケットシリンダ１０が伸縮することによって、ブーム３に支持された部分を中心として回動する。
　操作レバーＣＬは、ブームシリンダ９及びバケットシリンダ１０の伸縮を制御する。運転室７に搭乗したオペレータが、操作レバーＣＬを操作すると、ブームシリンダ９及びバケットシリンダ１０の少なくとも一方が伸縮する。すると、ブーム３及びバケット４の少なくとも一方が回動する。このように、ブーム３及びバケット４は、オペレータが、操作レバーＣＬを操作することによって動作する。
＜作業機５の制御系統＞
　図２は、作業機の動作を制御する制御系統を示す図である。図１に示す作業機５の動作、すなわちブーム３及びバケット４の動作を制御する制御系統ＣＳは、作業機油圧ポンプ１２と、ブーム操作弁１３と、バケット操作弁１４と、パイロットポンプ１５と、吐出回路１２Ｃと、電磁比例制御弁２０と、制御装置４０と、を含む。
　作業機油圧ポンプ１２は、ホイールローダー１に搭載される動力発生源としてのエンジン（ＥＧ）１６によって駆動される。エンジン１６の出力は、ＰＴＯ（Power　Take　Off）１７に入力された後、作業機油圧ポンプ１２とトランスミッション（ＴＭ）１８とに出力される。このような構造により、作業機油圧ポンプ１２は、ＰＴＯ１７を介してエンジン１６に駆動されて、作動油を吐出する。
　変速装置１８は、ＰＴＯ１７から伝達されたエンジン１６の出力を、図１に示す前輪６Ｆ及び後輪６Ｒに伝達してこれらを駆動する。このように、ホイールローダー１は、エンジン１６の出力によって前輪６Ｆ及び後輪６Ｒが駆動されて、走行する。
　作業機油圧ポンプ１２が作動油を吐出する吐出口には、作動油が通過する油路としての吐出回路１２Ｃが接続されている。吐出回路１２Ｃは、ブーム操作弁１３とバケット操作弁１４とに接続されている。ブーム操作弁１３及びバケット操作弁１４は、いずれも油圧パイロット式の操作弁である。ブーム操作弁１３とバケット操作弁１４とは、それぞれブームシリンダ９とバケットシリンダ１０とに接続されている。作業機油圧ポンプ１２と、ブーム操作弁１３と、バケット操作弁１４と、吐出回路１２Ｃとは、タンデム形式の油圧回路を形成している。
　ブーム操作弁１３は、Ａ位置、Ｂ位置、Ｃ位置及びＤ位置を有する４位置切換弁である。ブーム操作弁１３は、Ａ位置になるとブーム３が上昇し、Ｂ位置になると中立、Ｃ位置になるとブーム３は下降し、Ｄ位置になるとブーム３はそのときの位置を保持する。バケット操作弁１４は、Ｅ位置、Ｆ位置及びＧ位置を有する３位置切換弁である。バケット操作弁１４は、Ｅ位置になるとバケット４がチルト動作し、Ｆ位置になると中立、Ｇ位置になるとバケット４がダンプ動作する。
　バケット４のチルト動作は、図１に示すバケット４の開口部４Ｈ及び爪４Ｃが運転室７に向かって回動することにより傾く動作である。バケット４のダンプ動作は、チルト動作とは反対に、バケット４の開口部４Ｈ及び爪４Ｃが運転室７から遠ざかるように回動することにより傾く動作である。
　ブーム操作弁１３及びバケット操作弁１４のパイロット受圧部は、それぞれ電磁比例制御弁２０を介してパイロットポンプ１５と接続されている。パイロットポンプ１５は、ＰＴＯ１７に接続されて、エンジン１６によって駆動される。パイロットポンプ１５は、電磁比例制御弁２０を介して、ブーム操作弁１３のパイロット受圧部１３Ｒ及びバケット操作弁１４のパイロット受圧部１４Ｒに所定圧力（パイロット圧力）の作動油を与える。
　電磁比例制御弁２０は、ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、バケットダンプ電磁比例制御弁２３及びバケットチルト電磁比例制御弁２４を有している。ブーム下げ電磁比例制御弁２１及びブーム上げ電磁比例制御弁２２は、ブーム操作弁１３の各パイロット受圧部１３Ｒ、１３Ｒに接続されている。バケットダンプ電磁比例制御弁２３及びバケットチルト電磁比例制御弁２４は、バケット操作弁１４の各パイロット受圧部１４Ｒ、１４Ｒに接続されている。ブーム下げ電磁比例制御弁２１のソレノイド指令部２１Ｓ、ブーム上げ電磁比例制御弁２２のソレノイド指令部２２Ｓ、バケットダンプ電磁比例制御弁２３のソレノイド指令部２３Ｓ及びバケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓには、制御装置４０からのそれぞれの指令信号が入力される。
　ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、ブーム操作弁１３及びブームシリンダ９は、ブーム３を回動（昇降）させるブーム駆動部としての機能を有する。バケットダンプ電磁比例制御弁２３、バケットチルト電磁比例制御弁２４、バケット操作弁１４及びバケットシリンダ１０は、バケットを回動（チルト動作又はダンプ動作）させるバケット駆動部としての機能を有する。
　制御装置４０は、例えば、コンピュータである。制御装置４０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等の処理部４１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）等の記憶部４２と、入力部４３と、出力部４４とを含む。処理部４１は、コンピュータプログラムに記述された各種の命令を逐次実行することにより、作業機５の動作を制御する。処理部４１は、記憶部４２、入力部４３及び出力部４４と電気的に接続されている。このような構造により、処理部４１は、記憶部４２に記憶されている情報を読み出したり、記憶部４２に情報を書き込んだり、入力部４３から情報を受け取ったり、出力部４４に情報を出力したりすることができる。
　記憶部４２は、作業機５の動作を制御するためのコンピュータプログラム及び作業機５の動作の制御に用いるための情報を記憶している。本実施形態において、記憶部４２は、本実施形態に係る作業車両の制御方法を実現するためのコンピュータプログラムを記憶している。処理部４１は、このコンピュータプログラムを記憶部４２から読み出して実行することにより、本実施形態に係る作業車両の制御方法を実現する。
　入力部４３には、ブーム角度検出センサ４６と、バケット角度検出センサ４７と、ブームシリンダ９に充填されている作動油の圧力（ボトム圧力）を検出するブームシリンダ圧力センサ４８と、変速装置１８を制御するＴＭ（Trans　Mission）制御装置４９と、車速センサ５０と、第１ポテンショメータ３１と、第２ポテンショメータ３３と、入出力装置４５とが接続されている。処理部４１は、これらの検出値又は指令値を取得して、作業機５の動作を制御する。
　車速検出装置としての車速センサ５０は、ホイールローダー１が走行する速度（車速）を検出する。ＴＭ制御装置４９は、変速装置１８の変速段を切り替える。この場合、ＴＭ制御装置４９は、車速センサ５０から取得した車速及びホイールローダー１のアクセル開度等に基づいて、変速段を制御する。
　出力部４４には、ブーム下げ電磁比例制御弁２１のソレノイド指令部２１Ｓと、ブーム上げ電磁比例制御弁２２のソレノイド指令部２２Ｓと、バケットダンプ電磁比例制御弁２３のソレノイド指令部２３Ｓと、バケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓと、入出力装置４５とが接続されている。処理部４１は、ブーム下げ電磁比例制御弁２１のソレノイド指令部２１Ｓ又はブーム上げ電磁比例制御弁２２のソレノイド指令部２２Ｓにブームシリンダ９を動作させるための指令値を与えて、ブームシリンダ９を伸縮させる。ブームシリンダ９が伸縮することにより、ブーム３が昇降する。処理部４１は、バケットダンプ電磁比例制御弁２３のソレノイド指令部２３Ｓ又はバケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓにブームシリンダ９を動作させるための指令値を与えて、バケットシリンダ１０を伸縮させる。バケットシリンダ１０が伸縮することにより、バケット４がチルト動作又はダンプ動作する。このようにして、処理部４１は、作業機５、すなわちブーム３及びバケット４の動作を制御する。
　入力部４３及び出力部４４の両方に接続されている入出力装置４５は、入力装置４５Ｓと、発音装置４５Ｂと、表示装置４５Ｍとを備えている。入出力装置４５は、入力装置４５Ｓから制御装置４０に指令値を入力したり、発音装置４５Ｂから警告音を発生させたり、表示装置４５Ｍに作業機５の状態又は制御に関する情報を表示したりする。入力装置４５Ｓは、例えば、押しボタン式のスイッチである。入力装置４５Ｓが操作されることにより、表示装置４５Ｍに表示される情報が切り替えられたり、ホイールローダー１の操作モードが切り替えられたりする。
　それぞれの入力装置４５Ｓには、ホイールローダー１の操作モードを切り替えたり、表示装置４５Ｍの表示を切り替えたりする機能が割り当てられる。図２に示す例では、１つの入力装置４５Ｓに、操作モードの１つとしての自動掘削スタートを開始させるための機能が割り当てられている。このため、本実施形態において、入力装置４５Ｓは、自動掘削スタートスイッチ３４となる。自動掘削スタートスイッチ３４が操作されると、入出力装置４５は、掘削スタート信号を生成する。この掘削スタート信号は、制御装置４０に入力される。
　掘削スタート信号が入力されると、制御装置４０は、ホイールローダー１を自動掘削モードで制御する。同時に、制御装置４０は、表示装置４５Ｍにアイコン３４Ｉを表示する。アイコン３４Ｉは、自動掘削モードがＯＮになっていること示すものである。なお、入出力装置４５の入力装置４５Ｓをタッチパネルとして表示装置４５に組み込み、アイコン３４Ｉを自動掘削スタートスイッチ３４に割り当ててもよい。
　操作レバーＣＬは、ブーム操作レバー３０とバケット操作レバー３２とを含む。ブーム操作レバー３０には、自身の操作量を検出する第１ポテンショメータ３１が取り付けられている。バケット操作レバー３２には、自身の操作量を検出する第２ポテンショメータ３３が取り付けられている。第１ポテンショメータ３１及び第２ポテンショメータ３３の検出信号は、制御装置４０の入力部４３に入力される。
　ブーム操作レバー３０には、キックダウンスイッチ３５が設けられている。キックダウンスイッチ３５は、変速装置１８のセレクターレバー１８Ｌが操作されない状態で、変速装置１８の変速段を、より低速段に変更する。
　キックダウンスイッチ３５は、ＴＭ制御装置４９に接続されている。キックダウンスイッチ３５から指令値を取得したＴＭ制御装置４９は、変速装置１８の変速段を、指令値を取得した時点における変速段よりも低速側に変更する。例えば、指令値を取得した時点における変速段が２段であった場合、ＴＭ制御装置４９は、変速装置１８の変速段を１段に変更する。本実施形態において、キックダウンスイッチ３５は自動掘削スタートスイッチ３４と兼用されてもよい。
　図３は、作業機を示す図である。作業機５のブーム３は、第１端部側が連結ピン３Ｐによって車体２にピン結合されている。ブーム３の両端部の間には、ブームシリンダ９を取り付けるためのブラケット３ＢＲが取り付けられている。ブームシリンダ９は、第１端部が連結ピン９Ｐａによって車体２にピン結合され、第２端部が連結ピン９Ｐｂによってブラケット３ＢＲにピン結合される。このような構造により、ブーム３は、ブームシリンダ９が伸縮すると、連結ピン３Ｐの中心軸Ｚ１を中心として回動（昇降）する。
　バケット４は、ブーム３の第２端部側、すなわち車体２側とは反対側における端部側に、連結ピン４Ｐａによってピン結合されている。このような構造により、バケット４は、連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２を中心として回動する。バケットシリンダ１０は、第１端部が連結ピン３Ｐによって車体２にピン結合され、第２端部が連結ピン１１ａによってベルクランク１１の第１端部にピン結合される。ベルクランク１１の第２端部は、連結部材１１Ｌの第１端部と連結ピン１１ｂによってピン結合されている。連結部材１１Ｌの第２端部は、連結ピン４Ｐｂによってバケット４とピン結合されている。
　ブーム３は、両方の端部の間に、ベルクランク１１を支持する支持部材８が取り付けられている。ベルクランク１１は、両端部の間が連結ピン１１ｃによって支持部材８にピン結合されている。このような構造により、ベルクランク１１は、連結ピン１１ｃの中心軸Ｚ３を中心として回動する。バケットシリンダ１０が縮むと、ベルクランク１１は第１端部が車体２側に移動する。ベルクランク１１は、連結ピン１１ｃの中心軸Ｚ３を中心として回動するため、ベルクランク１１の第２端部は車体２から遠ざかる方向に移動する。すると、バケット４は、連結部材１１Ｌを介してダンプ動作する。バケットシリンダ１０が伸びると、ベルクランク１１は第１端部が車体２側から遠ざかる。すると、ベルクランク１１の第２端部は車体２に近づくので、バケット４は連結部材１１Ｌを介してチルト動作する。
＜ブームの角度α及びバケットの角度β＞
　作業機５において、ブーム３の角度（以下、適宜ブーム角度という）αは、連結ピン３Ｐの中心軸Ｚ１と連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２とを結ぶ直線Ｌ１と、連結ピン３Ｐを通り、かつ前輪６Ｆ及び後輪６Ｒの接地面と平行な水平線Ｌ２とのなす角度のうち小さい方である。本実施形態において、ブーム角度αは、水平線Ｌ２よりも路面Ｒ側に傾斜している場合は負になる。ブーム３が上昇するとブーム角度αは大きくなる。
　バケット４の角度（以下、適宜バケット角度という）βは、路面Ｒ（図３では水平線Ｌ２が対応する）と、連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２を通りバケット４の底面４Ｂに平行な直線Ｌ３とのなす角度である。本実施形態において、バケット角度βは、連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２に対して直線Ｌ３の前方が下向きとなる場合は負になる。バケット４がチルト動作するとバケット角度βは大きくなる。
　ブーム角度αを検出するブーム角度検出センサ４６は、ブーム３を車体２にピン結合する連結ピン３Ｐの部分に取り付けられている。バケット角度βを検出するバケット角度検出センサ４７は、連結ピン１１ｃの部分に取り付けられて、ベルクランク１１を介して間接的にバケット４の角度を検出する。バケット角度検出センサ４７は、ブーム３とバケット４とを連結する連結ピン４Ｐａの部分に取り付けられてもよい。本実施形態において、ブーム角度検出センサ４６及びバケット角度検出センサ４７は、例えば、ポテンショメータが用いられるが、これには限定されない。
　ブーム角度検出センサ４６が検出するブーム角度αは、ブーム３の姿勢を示す指標になる。このため、ブーム角度検出センサ４６は、ブーム３の姿勢を検出するブーム姿勢検出装置として機能する。バケット角度検出センサ４７が検出するバケット角度βは、バケット４の姿勢示す指標になる。このため、バケット角度検出センサ４７は、バケット４の姿勢を検出するバケット姿勢検出装置として機能する。
　ホイールローダー１のオペレータが、ブーム操作レバー３０又はバケット操作レバー３２を操作すると、制御装置４０は第１ポテンショメータ３１又は第２ポテンショメータ３３からブーム操作レバー３０又はバケット操作レバー３２の操作量の信号を取得する。そして、制御装置４０は、この操作量の信号に対応する作業機速度制御指令を、ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、バケットダンプ電磁比例制御弁２３又はバケットチルト電磁比例制御弁２４に出力する。
　ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、バケットダンプ電磁比例制御弁２３又はバケットチルト電磁比例制御弁２４は、この作業機速度制御指令の大きさに応じたパイロット圧力を、対応するブーム操作弁１３又はバケット操作弁１４のパイロット受圧部に出力する。すると、ブームシリンダ９又はバケットシリンダ１０はそれぞれのパイロット油圧に応じた速度で、対応する方向に作動する。
＜自動掘削＞
　ホイールローダー１は、オペレータがブーム操作レバー３０及びバケット操作レバー３２の少なくとも一方を操作することにより、作業機５が掘削対象を掘削する。この他にも、ホイールローダー１は、自動で掘削対象を掘削することもできる。ホイールローダー１が自動掘削を実行するにあたり、制御装置４０は、自動掘削スタートスイッチ３４からの掘削スタート信号を入力すると自動掘削を開始する。自動掘削において、制御装置４０は、ブーム角度検出センサ４６、バケット角度検出センサ４７の検出値、ブームシリンダ圧力センサ４８の検出値を取得する。そして、制御装置４０は、取得した検出値に基づき、作業機速度制御指令を電磁比例制御弁２０の各ソレノイド指令部２１Ｓ、２２Ｓ、２３Ｓ、２４Ｓに出力する。このようにして、制御装置４０は、ブーム角度αとバケット角度βとを制御し、作業機５を自動で動作させて掘削する。このように、ホイールローダー１が自動掘削を実行する場合、制御装置４０は、少なくともブーム角度検出センサ４６の検出値とブームシリンダ圧力センサ４８の検出値とに基づき、バケット駆動部とブーム駆動部とに指令信号を出力してブーム３及びバケット４の少なくとも一方の姿勢を自動で制御する。
　自動掘削において、オペレータがキックダウンスイッチ３５を操作すると、ＴＭ制御装置４９は、変速装置１８の変速段をより変速比の大きい変速段に変更する。その結果、ホイールローダー１の駆動力は大きくなるので、掘削効率が向上する。前述したように、自動掘削スタートスイッチ３４とキックダウンスイッチ３５とを兼用すると、自動掘削の開始と同時に変速装置１８の変速段がより変速比の大きい変速段に変更されるので、掘削作業が容易かつ効率的に実現できる。
　自動掘削機能を有するホイールローダー１は、ホイールローダー１による掘削作業において、オペレータの負担を軽減することができる。未熟なオペレータでも熟練者に近い作業を可能とするために、ホイールローダー１の自動掘削機能をさらに高度化することが望まれている。
　ホイールローダー１は、牽引力によって掘削対象を掘削する。掘削作業は、例えば、作業機５を掘削対象に進入させた後、ホイールローダー１のオペレータが、バケット４及びブーム３を操作することによってホイールローダー１の牽引力を適切に調整しながらバケット４に土砂類を積み込む作業である。ホイールローダー１の掘削作業において、熟練したオペレータは、ホイールローダー１の操作及び挙動を通じて掘削の状態を把握し、適切なタイミングでバケット４及びブーム３を操作することにより、掘削状態に応じた適切な牽引力をホイールローダー１に発揮させていると考えられる。
　本発明者らは、掘削時におけるホイールローダー１の動作及び各部の状態等を詳細に検討した。その結果、本発明者らは、ブーム３のリフト力は、ホイールローダー１の牽引力と相関が高いことを見出した。そして、本発明者らは、ホイールローダー１の生産効率の向上には、ブーム３のリフト力に基づいて、バケット４のチルト動作のタイミング及びブーム３のリフトのタイミングを決定すること、特にチルト動作を終了させるタイミングが重要であることが有効であることを見出した。本実施形態において、リフト力は、ブーム駆動部、具体的にはブームシリンダ９がブーム３から受ける力である。生産効率は、単位時間あたりにおけるホイールローダー１の掘削量である。
　本実施形態において、ホイールローダー１は、自動掘削において、リフト力に基づいてバケット４のチルト動作を終了させる。具体的には、ホイールローダー１が自動掘削を実行するにあたり、制御装置４０は、所定の条件が成立したときにはバケット４のチルト動作を開始し、チルト動作を開始した時点からリフト力が上昇した量に基づいて、チルト動作を終了させる。このようにすると、ホイールローダー１は、自動掘削において、適切なタイミングでバケット４のチルト動作を終了させることができるので、オペレータの熟練度に関わらず、ホイールローダー１の生産効率を向上させて、熟練者に近い生産効率を実現することができる。
＜作業車両の制御方法＞
　図４、図５及び図６は、本実施形態に係る作業車両の制御方法における処理の一例を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係る作業車両の制御方法におけるタイミングチャートである。図８は、自動掘削時にバケットチルト電磁比例制御弁を開く時間（ＯＮ時間）と閉じる時間（ＯＦＦ時間）とを説明するための図である。図７中、上段のタイミングチャートの縦軸はブーム角度α及び自動リフト指令ＯＰａであり、横軸は時間ｔである。図７中、下段のタイミングチャートの縦軸は、バケット角度β、自動チルト指令ＯＰｂ、ボトム圧力Ｐｂ及び車速Ｖｃであり、横軸は時間ｔである。図７において、自動リフト指令ＯＰａ及び自動チルト指令ＯＰｂは、いずれもＯＮ状態とＯＦＦ状態とが示される。本実施形態に係る作業車両の制御方法は、自動で掘削作業を行うときにおけるホイールローダー１の制御方法、特に作業機５の制御方法である。
　本実施形態の自動掘削制御は、処理の状態をステージという概念で区別する。本実施形態において、ステージは、０から６まで存在する。ステージ０は自動掘削制御の終了の状態、ステージ１は自動掘削制御の開始条件を判定する状態、ステージ２は自動リフト中に自動リフトの終了判定中の状態、ステージ３は自動チルト待機中の状態、ステージ４は自動チルト開始条件判定中の状態、ステージ５は自動チルト動作中の状態、ステージ６は自動チルト動作終了条件判定中の状態である。
　ステップＳ１０１において、図２に示す制御装置４０の処理部４１は、ホイールローダー１が自動掘削制御中であるか否かを判定する。ステージが０よりも大きい場合、処理部４１は、自動掘削制御中であると判定する。ステージが０である場合、処理部４１は、自動掘削制御中ではないと判定する。ステージが０である場合、すなわち自動掘削制御中でない場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、処理部４１は、自動掘削モードがＯＮ、すなわち起動しているか否かを判定する。処理部４１は、例えば、図２に示す自動掘削スタートスイッチ３４が操作されたことを検出した場合、自動掘削モードがＯＮになっていると判定する。
　自動掘削モードがＯＮになっている場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３において、処理部４１は、例えば、図２に示す入出力装置４５の表示装置４５Ｍに、自動掘削モードがＯＮになっていることを表示する。次に、ステップＳ１０４に進み、処理部４１は、条件１が成立したか否かを判定する。条件１は、ホイールローダー１が前進かつバケット４が接地している場合である。処理部４１は、例えば、図２に示すセレクターレバー１８Ｌ又はＴＭ制御装置４９から前進信号を検出した場合、ホイールローダー１が前進していると判定する。また、処理部４１は、図２に示すブーム角度検出センサ４６の検出値が判定値ａよりも小さい場合、バケット４が接地していると判定する。判定値ａは限定されるものではないが、本実施形態では－３０度としている。
　条件１が成立した場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５において、処理部４１はキックダウン条件が成立したか否かを判定する。キックダウン条件は、図２に示す変速装置１８の変速モードが自動変速モードかつＴＭ制御装置４９にキックダウン指令があった場合又は変速装置１８の変速段が１段かつ示すキックダウンスイッチ３５がＯＮになった場合に成立する。キックダウン条件が成立した場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の条件がすべて満たされたことになるので、自動掘削制御が開始される。図７のタイミングチャートでは、時間ｔが０で自動掘削制御が開始される。
　ステップＳ１０６において、処理部４１は、ステージの書き換え処理を実行する。ステップＳ１０６以降において自動掘削制御が実行されることになるので、ステップＳ１０６において、処理部４１は、ステージを１に書き換えて、自動掘削制御の状態を、自動リフト条件の判定中に遷移させる。図７のタイミングチャートでは、時間ｔ＝０で自動掘削制御が開始する。図７中の矢印ＡＤＣで示す期間に、自動掘削制御が行われる。
　次に、処理部４１は、ステップＳ１０７に進み、自動掘削制御の終了条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態において、次に示す（１）から（８）のうちのいずれか１つが成立した場合、自動掘削制御の終了条件が成立する。
（１）自動掘削モードがＯＦＦ（自動掘削モードの起動停止）である場合
（２）前進信号以外が検出された場合
（３）バケット４のチルトエンドが検出されてから所定時間（本実施形態では０．５秒）経過した後である場合
（４）ブーム角度αが所定角度以上（本実施形態では０度以上）である場合
（５）作業機５がロックされている場合
（６）センサ又は作業機５の制御系統ＣＳに不具合が発生した場合
（７）ブーム操作レバー３０の操作量が、ブーム３を下降させる方向において所定量よりも大きい場合
（８）バケット操作レバー３２の操作量が、バケット４をダンプ動作させる方向において所定量よりも大きい場合
　自動掘削制御の終了条件が成立していない場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、ステップＳ１０８において、処理部４１は、ステージが１であるか否かを判定する。ステージが１である場合（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、処理部４１は、ステップＳ１０９において条件２が成立するか否かを判定する。条件２は、ブーム３の自動リフト（上昇）を開始させるための条件である。本実施形態において、条件２は、ボトム圧力Ｐｂが判定値ｂよりも大きい状態が所定時間ｔａ以上継続し、かつブーム角度αが判定値ｃよりも小さく、かつ車速Ｖｃが判定値ｄよりも小さい状態が所定時間ｔｂ以上継続したときに成立する。
　このように、処理部４１は、リフト力、すなわちボトム圧力Ｐｂと車速Ｖｃとブーム角度αとに基づいて、ブーム３の上昇動作を開始させる。このように、本実施形態は、ボトム圧力Ｐｂを用いてブーム３の自動リフトの開始条件を判定するため、ホイールローダー１が牽引力を発揮できるタイミングを適切に判定することができる。
　本実施形態において、判定値ｂは６ＭＰａ、判定値ｃは－１０度であるが、これらの値には限定されない。所定時間ｔａ、ｔｂは限定されるものではないが、本実施形態ではいずれも０．１秒である。本実施形態において、所定時間ｔａ、ｔｂは同一であるが、両者は異なっていてもよい。
　条件２が成立した場合（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０で、処理部４１は、ブーム３の自動リフトを実行し、ステージの書き換え処理を実行する。図７のタイミングチャートでは、時間ｔ＝Ｔ１で自動リフトが開始される。自動リフトを実行するにあたって、処理部４１は、図２に示すブーム上げ電磁比例制御弁２２のソレノイド指令部２２Ｓに自動リフト指令を与える。すると、ブームシリンダ９が伸びることにより、ブーム３が上昇する。自動リフト指令は、ブーム上げ電磁比例制御弁２２の全閉を０％、全開を１００％とした百分率で指令するものである。図７中の符号ＯＰａは、自動リフト指令に対応する。条件２が成立すると、処理部４１は、ステージを２に書き換えて、自動掘削制御の状態を、自動リフト中における自動リフトの終了判定中に遷移させる。次に、ステップＳ１１１において、処理部４１は、ステージが２であるか否かを判定する。
　ステージが２である場合（ステップＳ１１１、Ｙｅｓ）、処理部４１は、ステップＳ１１２において条件３が成立するか否かを判定する。条件３は、ブーム３の自動リフトを終了させるための条件である。本実施形態において、条件３は、ブーム３が自動リフトを開始した時点からブーム角度αが増加した量が判定値ｆよりも大きい場合又はボトム圧力Ｐｂが判定値ｇよりも大きい状態が所定時間ｔｃ以上継続した場合に成立する。本実施形態において、判定値ｆは３度、判定値ｇは３０ＭＰａであるが、これらの値には限定されない。所定時間ｔｃは限定されるものではないが、本実施形態では０．１秒である。
　本実施形態は、ブーム３の上昇動作の開始時からのリフト力、すなわちボトム圧力Ｐｂ又はブームの角度αの増加量に基づいて、前記上昇動作を終了させる。このように、処理部４１は、ボトム圧力Ｐｂ又はブーム角度αの増加量を用いてブーム３の自動リフトの終了条件を判定するため、ホイールローダー１が発生する牽引力が適切な大きさになった時点で自動リフトを終了させ、自動チルト動作に移行させることができる。
　条件３が成立した場合（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、処理部４１は、ステップＳ１１３で、ブーム３の自動リフトを終了し、ステージの書き換え処理を実行する。図７のタイミングチャートでは、ｔ＝ｔ２で自動リフトが終了している。図７から分かるように、自動リフトの終了後は、自動リフトの開始前と比較してブーム角度αは増加している。また、図７から分かるように、自動リフト中にボトム圧力Ｐｂは上昇している。条件３が成立すると、処理部４１は、ステージを３に書き換えて、自動掘削制御の状態を、自動チルト動作の待機中に遷移させる。次に、図５に示すステップＳ１１４において、処理部４１は、ステージが３であるか否かを判定する。なお、図４のｖは、図５のｖに対応する。
　ステージが３である場合（ステップＳ１１４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１５で、処理部４１は、自動チルト指令を０％に設定して、バケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓに出力する。自動チルト指令は、バケットチルト電磁比例制御弁２４を所定の開度で開弁させるための指令である。自動チルト指令は、バケットチルト電磁比例制御弁２４の全閉を０％、全開を１００％とした百分率で指令するものである。
　自動チルト指令は、図８の開閉弁パターンに示すように、バケットチルト電磁比例制御弁２４を開弁させるＯＮ時間Δｔ１と、バケットチルト電磁比例制御弁２４を閉弁させるＯＦＦ時間Δｔ２とを組み合わせた指令である。ＯＮ時間Δｔ１とＯＦＦ時間ｔ２とは、例えば、自動チルトの回数に応じて予め設定され、自動チルト周期テーブルとして、図２に示す制御装置４０の記憶部４２に記憶されている。
　ステップＳ１１６に進み、処理部４１は、これから実行される自動チルト動作の回数に対応したＯＦＦ時間Δｔ２を、前述した自動チルト周期テーブルから読み出す。そして、処理部４１は、ＯＦＦ時間Δｔ２が経過したか否かを判定する。このような処理によって、本実施形態において、処理部４１は、ブーム３の自動リフトを終了させるための条件３が成立した後、所定時間が経過するまでは自動チルト動作を実行しない。
　ＯＦＦ時間Δｔ２が経過すると（ステップＳ１１６、Ｙｅｓ）、処理部４１は、ステップＳ１１７で、ステージを４に書き換えて、自動掘削制御の状態を、自動チルト動作の開始条件判定中に遷移させる。ＯＦＦ時間Δｔ２が経過しない場合（ステップＳ１１６、Ｎｏ）、処理部４１は、ＯＦＦ時間Δｔ２が経過するまで待機する。
　ステップＳ１１８において、処理部４１は、ステージが４であるか否かを判定する。ステージが４である場合（ステップＳ１１８、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１９で、処理部４１は、条件４が成立したか否かを判定する。条件４は、自動チルト動作を開始するための条件である。本実施形態において、条件４は、ボトム圧力Ｐｂが判定値ｊよりも大きい状態が所定時間ｔｄ以上継続し、かつ車速Ｖｃが判定値ｋよりも小さい状態が所定時間ｔｅ以上継続した場合に成立する。本実施形態において、判定値ｊは１６ＭＰａ、判定値ｋは時速２ｋｍであるが、これらの値には限定されない。所定時間ｔｄ、ｔｅは限定されるものではないが、本実施形態ではいずれも０．１秒である。本実施形態において、所定時間ｔｄ、ｔｅは同一であるが、両者は異なっていてもよい。
　条件４が成立した場合（ステップＳ１１９、Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０において、処理部４１は、ステージを５に書き換えて、自動掘削制御の状態を、自動チルト動作中に遷移させる。また、ステップＳ１２０において、処理部４１は、図２に示すブームシリンダ圧力センサ４８から、ボトム圧力Ｐｂを取得する。このボトム圧力Ｐｂは、自動チルト動作を開始した時点におけるボトム圧力Ｐｂであり、自動チルト動作を開始したときのリフト力に対応する。
　前述したように、処理部４１は、リフト力検出装置の検出結果、すなわちブームシリンダ圧力センサ４８の検出結果であるボトム圧力Ｐｂと、車速センサ５０の検出結果である車速Ｖｃとに基づいて、バケット４の自動チルト動作を開始させる。このように、ホイールローダー１の牽引力と相関が高いリフト力に対応するボトム圧力Ｐｂと車速Ｖｃとを用いることにより、処理部４１は、ホイールローダー１の牽引力が飽和したタイミングを比較的容易かつ確実に知ることができる。その結果、処理部４１は、適切なタイミングでバケット４を自動でチルト動作させることができるので、効率的な荷積み作業を実現できる。このため、ホイールローダー１は、生産性が向上する。
　次に、ステップＳ１２１において、処理部４１は、ステージが５であるか否かを判定する。ステージが５である場合（ステップＳ１２１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１２２で、処理部４１は、自動チルト指令をｐに設定して、バケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓに出力する。本実施形態において、ｐは１００％である。自動チルト指令がバケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓに出力されることにより、バケット４は自動チルト動作を開始する。図７に示すタイミングチャートでは、時間ｔ＝ｔ３で自動チルト動作が開始している。図７中の符号ＯＰｂは、自動チルト指令に対応する。
　次に、ステップＳ１２３に進み、処理部４１は、これから実行される自動チルト動作の回数に対応したＯＮ時間Δｔ１を、前述した自動チルト周期テーブルから読み出す。そして、処理部４１は、ＯＮ時間Δｔ１が経過したか否かを判定する。ＯＮ時間Δｔ１が経過したら（ステップＳ１２３、Ｙｅｓ）、処理部４１は、ステップＳ１２４において、処理部４１は、ステージを６に書き換えて、自動掘削制御の状態を、自動チルト動作の終了条件判定中に遷移させる。
　ステップＳ１２５に進み、処理部４１は、ステージが６であるか否かを判定する。ステージが６である場合（ステップＳ１２５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１２６で、処理部４１は、条件５が成立したか否かを判定する。条件５は、自動チルト動作を終了させるための条件である。本実施形態において、条件５は、ボトム圧力Ｐｂが判定値ｊよりも大きく、かつバケット４が自動チルト動作を開始した時点におけるボトム圧力Ｐｂからのボトム圧力Ｐｂの上昇量ΔＰｂが判定値ｍよりも大きい場合又は車速Ｖｃが判定値ｎよりも大きい状態が所定時間ｔｆ以上継続した場合に成立する。本実施形態において、判定値ｍは４ＭＰａ、判定値ｋは時速２ｋｍであるが、これらの値には限定されない。所定時間ｔｆは限定されるものではないが、本実施形態では０．１秒である。
　条件５が成立した場合（ステップＳ１２６、Ｙｅｓ）、図６に示すステップＳ１２７において、処理部４１は、自動チルト指令を０％に設定して、バケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓに出力する。また、処理部４１は、ステップＳ１２８で、現在の自動チルト動作の回数に１を加算する。０％の自動チルト指令がバケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓに与えられることにより、バケットシリンダ１０の動作は停止し、バケット４の自動チルト動作は終了する。図７においては、時間ｔ＝ｔ４で自動チルト動作が終了している。ステップＳ１２８で、現在の自動チルト動作の回数に１が加算されるのは、ステップＳ１２２において、自動チルト動作が実行されているからである。なお、図４のｘは、図５のｘに対応する。
　前述したように、処理部４１は、バケット４がチルト動作を開始した時点からのボトム圧力Ｐｂの上昇量ΔＰｂに基づいてチルト動作を終了させる。すなわち、処理部４１は、ホイールローダー１の牽引力と相関が高いリフト力に対応するボトム圧力Ｐｂに基づいてチルト動作を終了させて、ホイールローダー１の牽引力による掘削動作に移行させる。このため、ホイールローダー１の作業機５をチルト動作から掘削動作へ適切なタイミングで移行させることができるので、効率的な荷積み作業を実現できる。このため、ホイールローダー１は、生産性が向上する。
　また、本実施形態において、処理部４１は、ボトム圧力Ｐｂの上昇量ΔＰｂに加え、車速Ｖｃを用いてチルト動作を終了させるタイミングを決定する。車速Ｖｃも、ホイールローダー１の牽引力と相関がある。このため、処理部４１は、車速Ｖｃを用いることにより、ホイールローダー１の作業機５をチルト動作から掘削動作へより適切なタイミングで移行させることができるので、さらに効率的な荷積み作業を実現できる。
　次に、ステップＳ１２８に進み、処理部４１は、ステージを３に書き換えて、自動掘削制御の状態を、自動チルト動作の待機中に遷移させる。ステップＳ１２９において、処理部４１は、ステージが０であるか否かを判定する。ステージが０でない場合（ステップＳ１２９、Ｎｏ）、処理部４１は、ステップＳ１３０で、ブーム指令を現在のレバー指令に現在の自動リフト指令を加算した値に設定する。また、処理部４１は、ステップＳ１３１で、バケット指令を現在のレバー指令に現在の自動チルト指令を加算した値に設定する。本実施形態において、ステップＳ１３０とステップＳ１３１とを実行する順序は問わない。レバー指令は、ブーム操作レバー３０又はバケット操作レバー３２の操作量から求められた、ブーム操作弁１３の開度又はバケット操作弁１４の開度を決定するための指令である。
　ステップＳ１３２において、処理部４１は、条件６が成立したか否かを判定する。条件６は、自動掘削制御中にチルトエンドが検出された後、所定時間ｔｇが経過した場合に成立する。条件６は、自動掘削制御による掘削が終了したことの条件である。所定時間ｔｇは限定されるものではないが、本実施形態では０．５秒である。チルトエンドは、バケットシリンダ１０が伸び切り、バケット４がこれ以上チルト動作できなくなった状態である。チルトエンドは、例えば、バケット角度検出センサ４７が検出する。図７のタイミングチャートでは、ｔ＝ｔ１０でバケット４がチルトエンドに到達している。
　条件６が終了すると（ステップＳ１３２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１３３で、処理部４１は、例えば、図２に示す入出力装置４５の発音装置４５Ｂから、自動掘削制御による掘削が完了したことを示す音を発音させる。この音が発音装置４５Ｂから発音されることで、ホイールローダー１のオペレータは、自動掘削制御による掘削が完了したことを知ることができる。
　次に、処理部４１は、ステップＳ１３４において、自動掘削制御を終了させるか否かを判定する。例えば、ホイールローダー１のオペレータが自動掘削モードをＯＦＦ、すなわち自動掘削モードを解除した場合又はブーム操作レバー３０若しくはバケット操作レバー３２を所定量操作した場合等は、オペレータの操作を優先させて処理部４１が自動掘削制御を終了させる。
　例えば、オペレータの前述したような操作がなかった場合、処理部４１は、自動掘削制御を終了させない（ステップＳ１３４、Ｎｏ）。この場合、処理部４１は、スタートに戻ってステップＳ１０１以降の処理を実行する。また、例えば、オペレータの前述したような操作があった場合、処理部４１は、自動掘削制御を終了させる（ステップＳ１３４、Ｙｅｓ）。この場合、処理部４１は、ステージがどのような状態にあっても０に書き換える。その後、処理部４１は、ステップＳ１３５において、例えば、図２に示す入出力装置４５の発音装置４５Ｂから、自動掘削制御が未完で終了したことを示す音を発音させる。この音が発音装置４５Ｂから発音されることで、ホイールローダー１のオペレータは、自身の操作等によって自動掘削制御が中途で終了したことを知ることができる。
　本実施形態において、自動掘削制御による掘削が完了したときの音と、自動掘削制御が未完で終了したときの音とを異ならせる。このようにすることで、オペレータは、自動掘削制御による掘削が完了したことと、自動掘削制御が未完で終了したこととを区別することができる。ステップＳ１３５が終了したら、処理部４１は、スタートに戻ってステップＳ１０１以降の処理を実行する。
　次に、ステップＳ１０１において肯定、すなわちＹｅｓの判定がされた場合を説明する。ステップＳ１０１において、ステージが０でない場合、すなわち自動掘削制御中である場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、処理部４１は、自動掘削制御中であるか否かの判定をする必要はない。このため、処理部４１は、ステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０７以降の処理を実行する。
　次に、ステップＳ１０２において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合を説明する。ステップＳ１０２において、自動掘削モードがＯＦＦになっている場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、処理部４１は、ステップＳ１３６において、例えば、図２に示す入出力装置４５の表示装置４５Ｍから、自動掘削モードがＯＮになっていること示すインジケータとしてのアイコン３４Ｉを消去する。このようにすることで、ホイールローダー１のオペレータは、自動掘削モードがＯＦＦになっていることを認識しやすくなる。
　処理部４１は、ステップＳ１３６の処理を実行したらステップＳ１３７に進む。ステップＳ１３７において、処理部４１は、自動掘削制御を終了させる。処理部４１は、自動掘削制御を終了させる場合、ステージを０に書き換える。そして、処理部４１は、自動リフト指令、自動チルト指令及び自動チルト動作を実行した回数を、いずれもリセットする。本実施形態において、処理部４１は、自動リフト指令を０％及び自動チルト指令を０％に、自動チルト動作を実行した回数を０回に設定することにより、これらをリセットする。ステップＳ１３６が終了したら、処理部４１は、ステップＳ１２９に進み、ステップＳ１２９以降の処理を実行する。なお、図４のｗは、図６のｗに対応する。
　次に、ステップＳ１０４において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合について説明する。この場合は、条件１が成立しなかった場合なので（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、自動掘削制御は実行されない。このため、処理部４１は、ステップＳ１３７以降の処理を実行する。次に、ステップＳ１０５において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合について説明する。この場合は、キックダウン条件が成立しなかった場合なので（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、自動掘削制御は実行されない。このため、処理部４１は、ステップＳ１３７以降の処理を実行する。
　次に、ステップＳ１０７において肯定、すなわちＹｅｓの判定がされた場合について説明する。この場合は、自動掘削制御を終了させる条件が成立した場合なので（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、以後は自動掘削制御が実行されない。このため、処理部４１は、ステップＳ１３７以降の処理を実行する。例えば、ステップＳ１３２における条件６が成立し、かつオペレータによる自動掘削モードの解除等が発生しない場合、処理部４１は、ステップＳ１３２以後、ステップＳ１３３を処理、ステップＳ１３４でＮｏ判定、ステップＳ１０１でＹｅｓ判定となって、ステップＳ１０７に至る。ステップS１３２で判定される条件６は、前述した自動掘削モードの終了条件の（３）が成立したことを含んでいる。このため、処理部４１は、ステップＳ１０７において自動掘削制御を終了させる条件が成立したと判定し（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ１３７以降の処理を実行する。
　次に、ステップＳ１０８において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、ステージは１以外である。処理部４１は、ステップＳ１１１以降の処理、すなわちブーム３の自動リフトの終了判定を実行する。次に、ステップＳ１０９において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合について説明する。この場合は、条件２が成立しなかった場合であり、ブーム３の自動リフトを開始させないことになる。処理部４１は、ステップＳ１２９以降の処理を実行する。次に、ステップＳ１１１において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合は、ステージが２以外である。この場合、処理部４１は、ステップＳ１１４以降の処理を実行する。
　次に、ステップＳ１１２において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合について説明する。この場合は、条件３が成立しなかった場合であり、ブーム３の自動リフトは終了させないことが判定されている。この場合、処理部４１は、ステップＳ１３８に処理を進める。ステップＳ１３８において、処理部４１は、ブーム操作レバー３０の中立が所定時間ｔｈ継続したか否かを判定する。本実施形態において、所定時間ｔｈは０．１秒であるが、これには限定されない。
　ブーム操作レバー３０の中立が所定時間ｔｈ継続した場合（ステップＳ１３８、Ｙｅｓ）、処理部４１は、ステップＳ１３９において、自動リフトの指令をｈに設定する。本実施形態においてｈは６０％であるが、これに限定されない。ブーム操作レバー３０の中立が所定時間ｔｈ継続しなかった場合（ステップＳ１３８、Ｎｏ）、ホイールローダー１のオペレータがブーム操作レバー３０を操作したことになる。この場合は、オペレータの操作を優先させるため、処理部４１は、ステップＳ１４０において、自動リフトの指令を０％に設定する。処理部４１は、ステップＳ１３９又はステップＳ１４０で自動リフトの指令を設定したら、ステップＳ１２９以降の処理を実行する。
　次に、ステップＳ１１４において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、処理部４１は、バケット４の自動チルト動作の待機中か否かを判定する必要はない。この場合、処理部４１は、ステップＳ１１８以降の処理を実行する。ステップＳ１１６において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、ＯＦＦ時間Δｔ２は経過していない。この場合も、処理部４１は、ステップＳ１１８以降の処理を実行する。
　ステップＳ１１８において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、処理部４１は、バケット４の自動チルト動作の開始を判定する必要はない。この場合、処理部４１は、ステップＳ１２１以降の処理を実行する。ステップＳ１１９において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、バケット４の自動チルト動作の開始条件は成立しないと判定されている。この場合、処理部４１は、ステップＳ１２１以降の処理を実行する。
　ステップＳ１２１において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、自動チルト動作中ではない。この場合、処理部４１は、ステップＳ１２５以降の処理を実行する。ステップＳ１２３において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、ＯＮ時間Δｔ１が経過していない。この場合も、処理部４１は、ステップＳ１２５以降の処理を実行する。
　ステップＳ１２５において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、自動チルト動作の終了条件判定中ではない。この場合、処理部４１は、条件５を判定せずに、ステップＳ１２９以降の処理を実行する。ステップＳ１２６において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、自動チルト動作を終了させる条件は成立していない。この場合も、処理部４１は、ステップＳ１２９以降の処理を実行する。
　ステップＳ１２９において肯定、すなわちＹｅｓの判定がされた場合、ステージは０である。すなわち、自動掘削制御は終了している。また、ステップＳ１３２において否定、すなわちＮｏの判定がされた場合、自動掘削制御による掘削が終了していない。これらの場合、処理部４１は、ステップＳ１３４以降の処理を実行する。
　本実施形態では、ボトム圧力Ｐｂ及び車速に基づいてバケット４のチルト動作が開始され、ボトム圧力Ｐｂの上昇量ΔＰｂに基づいて自動チルト動作が終了する。このチルト動作の開始と停止とは、バケット４がチルトエンドに到達するまで繰り返される。図７のタイミングチャートでは、時間ｔ＝ｔ５、ｔ７、ｔ９でバケット４のチルト動作が開始し、時間ｔ＝ｔ６、ｔ８、ｔ１０でバケット４のチルト動作が終了する。このように、処理部４１は、自動掘削制御において、バケット４のチルト動作とその停止とを繰り返すことができるので、オペレータによるホイールローダー１の掘削作業を模擬できる。
　本実施形態は、ブーム３が受ける力としてのリフト力に基づいて自動掘削時におけるバケット４及びブーム３の動作を自動で制御する。リフト力は、ホイールローダー１の牽引力と相関が高いため、自動掘削制御にリフト力を利用すれば、ホイールローダー１の牽引力を有効に掘削に利用できる。その結果、本実施形態は、ホイールローダー１のオペレータの熟練度に関わらず、掘削作業時の生産性を高い水準に維持することができる。
　特に、本実施形態は、自動掘削制御を実行しているときにバケット４を自動でチルト動作させる場合、ブーム３のリフト力に基づいてチルト動作を終了させる。このような処理によって、本実施形態は、牽引力が有効に利用できるタイミングにおいてもバケット４のチルト動作を継続させるような無駄な動作を低減できるので、オペレータの熟練度に関わらず、掘削作業時の生産効率を熟練者に近い高い水準に維持することができる。
　また、本実施形態は、ブーム３が受ける力としてのリフト力に基づいて自動掘削時におけるバケット４及びブーム３の動作を自動で制御するため、現場毎にそれぞれ異なる堆積物の種類若しくは質又は形状に対して柔軟に対応することができる。このため、本実施形態は、自動掘削において、掘削作業時の生産効率を向上させることができる。また、本実施形態は、現場毎に熟練したオペレータの掘削作業を記憶装置に記憶させる必要はないので、掘削作業を効率よく行うことができる。
　熟練者、中堅者、初心者をオペレータとして、ホイールローダー１の自動掘削による生産性と、ホイールローダー１をマニュアル操作することによる掘削の生産性とを比較した。砕石の場合、マニュアル操作による生産性は、熟練者が２ｔｏｎ／秒、中堅者が１．７５ｔｏｎ／秒、初心者が１．４ｔｏｎ／秒であった。これに対し、ホイールローダー１の自動掘削による生産性は、熟練者が１．６ｔｏｎ／秒、中堅者が１．９ｔｏｎ／秒、初心者が１．８ｔｏｎ／秒であった。この結果から分かるように、ホイールローダー１の自動掘削を用いることにより、中堅者及び初心者であっても、熟練者のマニュアル操作並の生産性を実現できた。
　爆砕石の場合、マニュアル操作による生産性は、熟練者が３．２ｔｏｎ／秒、中堅者が２ｔｏｎ／秒、初心者が１．９ｔｏｎ／秒であった。これに対し、ホイールローダー１の自動掘削による生産性は、熟練者が２．３ｔｏｎ／秒、中堅者が２．５ｔｏｎ／秒、初心者が２．３ｔｏｎ／秒であった。この結果から分かるように、ホイールローダー１の自動掘削を用いることにより、オペレータの熟練度に関わらず、同程度の生産性を実現できた。また、中堅者及び初心者は、熟練者のマニュアル操作に近い生産性を実現できた。
　以上、本実施形態を説明したが、前述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
１　ホイールローダー
２　車体
３　ブーム
４　バケット
４Ｂ　底面
５　作業機
６Ｆ　前輪
６Ｒ　後輪
９　ブームシリンダ
１０　バケットシリンダ
１１　ベルクランク
１２　作業機油圧ポンプ
１３　ブーム操作弁
１４　バケット操作弁
１５　パイロットポンプ
１６　エンジン
１８　変速装置
１８Ｌ　セレクターレバー
２０　電磁比例制御弁
２１　ブーム下げ電磁比例制御弁
２２　ブーム上げ電磁比例制御弁
２３　バケットダンプ電磁比例制御弁
２４　バケットチルト電磁比例制御弁
３０　ブーム操作レバー
３２　バケット操作レバー
３４　自動掘削スタートスイッチ
３５　キックダウンスイッチ
４０　制御装置
４１　処理部
４２　記憶部
４３　入力部
４４　出力部
４５　入出力装置
４６　ブーム角度検出センサ
４７　バケット角度検出センサ
４８　ブームシリンダ圧力センサ
ＣＬ　操作レバー
ＣＳ　制御系統

Claims (7)

  1. 　車体と、
    　前記車体に支持されて回動するブームと、
    　前記ブームの前記車体側とは反対側に支持されて回動するバケットと、
    　前記ブームを回動させるブーム駆動部と、
    　前記バケットを回動させるバケット駆動部と、
    　前記ブーム駆動部が前記ブームから受ける力としてのリフト力を検出するリフト力検出装置と、
    　所定の条件が成立したときには前記バケットのチルト動作を開始し、前記チルト動作を開始した時点から前記リフト力が上昇した量に基づいて前記チルト動作を終了させる制御装置と、
    　を含む、作業車両。
  2. 　前記ブーム駆動部はブーム用油圧シリンダを含み、
    　前記リフト力検出装置は前記ブーム用油圧シリンダに供給される作動油の圧力としてのボトム圧力を検出するブームボトム圧力検出装置である、請求項１に記載の作業車両。
  3. 　前記作業車両が走行する速度を検出する車速検出装置をさらに含み、
    　前記制御装置は、少なくとも前記リフト力検出装置の検出結果と前記車速検出装置の検出結果とに基づいて、前記チルト動作を開始させる、請求項１又は請求項２に記載の作業車両。
  4. 　前記制御装置は、前記リフト力と前記作業車両が走行する速度と前記ブームの角度とに基づいて前記ブームの上昇動作を開始させ、前記ブームの上昇動作の開始時からの前記リフト力又は前記ブームの角度の増加量に基づいて、前記上昇動作を終了させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業車両。
  5. 　車体と、前記車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体側とは反対側に支持されて回動するバケットとを備えた作業車両の前記バケットの動作を制御するにあたり、
    　所定の条件が成立したときには前記バケットのチルト動作を開始させ、
    　前記チルト動作を開始させた後は、前記チルト動作を開始した時点からの前記リフト力が上昇した量に基づいて前記チルト動作を終了させる、作業車両の制御方法。
  6. 　少なくとも前記リフト力と前記作業車両が走行する速度とに基づいて、前記チルト動作を開始させる、請求項５に記載の作業車両の制御方法。
  7. 　前記リフト力と前記作業車両が走行する速度と前記ブームの角度とに基づいて前記ブームの上昇動作を開始させ、前記ブームの上昇動作の開始時からの前記リフト力又は前記ブームの角度の増加量に基づいて、前記上昇動作を終了させる、請求項５又は請求項６に記載の作業車両の制御方法。
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