WO2022210933A1 - 作業機械及び作業機械の支援システム - Google Patents

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WO2022210933A1
WO2022210933A1 PCT/JP2022/016169 JP2022016169W WO2022210933A1 WO 2022210933 A1 WO2022210933 A1 WO 2022210933A1 JP 2022016169 W JP2022016169 W JP 2022016169W WO 2022210933 A1 WO2022210933 A1 WO 2022210933A1
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work machine
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grapple
conveyed
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PCT/JP2022/016169
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一則 平沼
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住友重機械工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to work machines and support systems for work machines.
  • an engine a hydraulic pump that discharges hydraulic oil by the power of the engine, and a harvester device that includes a chainsaw that is driven by the hydraulic oil that is discharged from the hydraulic pump and cuts raw wood, and at least drives the chainsaw
  • a harvester device that includes a chainsaw that is driven by the hydraulic oil that is discharged from the hydraulic pump and cuts raw wood, and at least drives the chainsaw
  • an attachment rotatably attached to an upper revolving body, a gripping part rotatably attached to the attachment for gripping a long conveyed object
  • a work machine comprising: a conveyed object weight calculation unit that calculates the weight of the conveyed object based on the torque that rotates the attachment, wherein the weight of the conveyed object at a predetermined rotational position of the gripping unit is calculated.
  • a work machine is provided that performs
  • FIG. 1 is a side view of a working machine according to a first embodiment; FIG. It is a figure showing roughly an example of composition of a working machine concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a component related to a transported object weight detection function of the work machine according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining processing of a transported object weight calculation unit;
  • FIG. 4 is a configuration block diagram illustrating an adjustment operation for adjusting the center-of-gravity position of a conveyed object;
  • FIG. 2 is a plan view of a working machine holding a long object to be conveyed;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of detecting the longitudinal direction of a long conveyed object gripped by a grapple;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of detecting the longitudinal direction of a long conveyed object gripped by a grapple
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating processing of a conveyed object weight calculation unit in the working machine of the fourth embodiment
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating processing of a transported object weight calculation unit 61 in the work machine of the fifth embodiment
  • FIG. 1 is a side view of a working machine 100 according to this embodiment.
  • the work machine 100 grips a long object W such as a log (timber) with the grapple 6 to convey the object W.
  • a long object W such as a log (timber)
  • the article W conveyed by the work machine 100 is loaded onto, for example, a dump truck (not shown).
  • a working machine 100 includes a lower traveling body 1, an upper rotating body 3 mounted on the lower traveling body 1 so as to be rotatable via a turning mechanism 2, a boom 4 constituting an attachment (working machine), It has an arm 5 , a grapple 6 and a cabin 10 .
  • the upper revolving structure 3 revolves with respect to the lower traveling structure 1 by being driven by a revolving hydraulic motor 2A (see FIG. 2, which will be described later).
  • the swing hydraulic motor 2A is a swing driving section that drives the upper swing body 3 as a driven section, and can change the direction of the upper swing body 3. As shown in FIG. 2, which will be described later.
  • the upper swing body 3 may be electrically driven by an electric motor (hereinafter referred to as "swing electric motor”) instead of the swing hydraulic motor 2A.
  • the electric motor for turning is a turning driving section that drives the upper turning body 3 as a driven part, like the turning hydraulic motor 2A, and can change the orientation of the upper turning body 3 .
  • the boom 4 is pivotally attached to the center of the front portion of the upper rotating body 3 so as to be able to be raised.
  • An arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so as to be vertically rotatable.
  • a grapple 6 is pivotally mounted so as to be vertically rotatable.
  • the boom 4, arm 5, and grapple 6 are hydraulically driven by boom cylinders 7, arm cylinders 8, and end attachment cylinders 9, respectively, as hydraulic actuators.
  • the end attachment cylinder 9 is used to rotate (tilt) the grapple 6.
  • the grapple 6 includes a claw (gripping portion) 6a that can be opened and closed, a grapple opening/closing cylinder 6b that opens and closes the claw 6a, and a rotary hydraulic motor 6c that rotates the claw 6a around a rotary shaft 6d.
  • the grapple 6 is an example of an end attachment, and the tip of the arm 5 can hold another end attachment, such as a trunk of wood, instead of the grapple 6, depending on the type of work.
  • a harvester or the like with a cutter that moves the wood axially and cuts the branches may be attached.
  • the cabin 10 is a driver's cab where an operator boards, and is mounted on the front left side of the upper revolving body 3 .
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the working machine 100 according to the first embodiment.
  • the drive system of work machine 100 includes engine 11 , regulator 13 , main pump 14 , and control valve 17 .
  • the hydraulic drive system of the work machine 100 according to the first embodiment includes the traveling hydraulic motor 1L that hydraulically drives each of the lower traveling body 1, the upper revolving body 3, the boom 4, the arm 5, and the grapple 6, as described above. , 1R, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and end attachment cylinder 9.
  • the engine 11 is the main power source in the hydraulic drive system, and is mounted on the rear portion of the upper revolving body 3, for example. Specifically, the engine 11 rotates at a preset target speed under direct or indirect control by a controller 30 to be described later, and drives the main pump 14 and the pilot pump 15 .
  • the engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as fuel.
  • the regulator 13 controls the discharge amount of the main pump 14 .
  • the regulator 13 adjusts the angle (tilt angle) of the swash plate of the main pump 14 according to a control command from the controller 30 .
  • the main pump 14 is mounted, for example, on the rear portion of the upper rotating body 3, similar to the engine 11, and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through a high-pressure hydraulic line.
  • the main pump 14 is driven by the engine 11 as described above.
  • the main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, under the control of the controller 30, the regulator 13 adjusts the tilting angle of the swash plate, thereby adjusting the stroke length of the piston and discharging.
  • the flow rate (discharge pressure) is controlled.
  • the control valve 17 is, for example, a hydraulic control device that is mounted in the central portion of the upper revolving body 3 and that controls the hydraulic drive system according to the operation of the operating device 26 by the operator. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line, and operates the hydraulic fluid supplied from the main pump 14 according to the operating state of the operating device 26 to the hydraulic actuator (traveling hydraulic motor 1L). , 1R, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and end attachment cylinder 9). Specifically, the control valve 17 includes control valves 171 to 178 that control the flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator.
  • control valve 171 corresponds to the traveling hydraulic motor 1L
  • control valve 172 corresponds to the traveling hydraulic motor 1R
  • control valve 173 corresponds to the turning hydraulic motor 2A
  • a control valve 174 corresponds to the end attachment cylinder 9
  • a control valve 175 corresponds to the boom cylinder 7
  • a control valve 176 corresponds to the arm cylinder 8
  • the control valve 177 corresponds to the grapple opening/closing cylinder 6b
  • control valve 178 corresponds to the rotary hydraulic motor 6c.
  • the operating system of the working machine 100 includes a pilot pump 15 and an operating device 26.
  • the operating system of work machine 100 also includes a shuttle valve 32 as a configuration related to a machine control function by controller 30, which will be described later.
  • the pilot pump 15 is mounted, for example, on the rear portion of the upper revolving body 3, and supplies pilot pressure to the operating device 26 via a pilot line.
  • the pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump, and is driven by the engine 11 as described above.
  • the operation device 26 is provided near the cockpit of the cabin 10, and is an operation input means for the operator to operate various operating elements (the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, the grapple 6, etc.). is.
  • the operating device 26 controls the hydraulic actuators (that is, the traveling hydraulic motors 1L and 1R, the turning hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the end attachment cylinder 9, etc.) that the operator drives the respective operating elements. It is an operation input means for performing an operation.
  • the operating device 26 is connected to the control valve 17 directly through its secondary pilot line, or indirectly through a shuttle valve 32 (to be described later) provided in the secondary pilot line.
  • the control valve 17 can receive a pilot pressure corresponding to the operation state of the lower traveling body 1 , the upper swing body 3 , the boom 4 , the arm 5 , the grapple 6 and the like in the operating device 26 . Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state of the operating device 26 .
  • the operating device 26 includes, for example, a lever device that operates the arm 5 (arm cylinder 8). Further, the operating device 26 includes, for example, lever devices that operate the boom 4 (boom cylinder 7), the grapple 6 (end attachment cylinder 9), and the upper swing structure 3 (swing hydraulic motor 2A). Further, the operating device 26 includes, for example, a lever device and a pedal device for operating each of the pair of left and right crawlers (traveling hydraulic motors 1L and 1R) of the lower traveling body 1. As shown in FIG.
  • the shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs to the outlet port the hydraulic oil having the higher pilot pressure among the pilot pressures input to the two inlet ports.
  • Shuttle valve 32 has two inlet ports, one of which is connected to operating device 26 and the other of which is connected to proportional valve 31 .
  • the outlet port of shuttle valve 32 is connected through a pilot line to the pilot port of the corresponding control valve in control valve 17 . Therefore, the shuttle valve 32 can apply the higher one of the pilot pressure generated by the operating device 26 and the pilot pressure generated by the proportional valve 31 to the pilot port of the corresponding control valve.
  • Valves can be controlled to control the operation of various operating elements.
  • the operating device 26 (the left operating lever, the right operating lever, the left travel lever, and the right travel lever) may be of an electric type that outputs an electric signal instead of a hydraulic pilot type that outputs a pilot pressure.
  • an electric signal from the operating device 26 is input to the controller 30, and the controller 30 controls each of the control valves 171 to 178 in the control valve 17 in accordance with the input electric signal, so that the operating device 26, various hydraulic actuators are operated according to the operation contents.
  • the control valves 171 - 178 in the control valve 17 may be electromagnetic solenoid type spool valves driven by commands from the controller 30 .
  • electromagnetic valves that operate according to electrical signals from the controller 30 may be arranged between the pilot pump 15 and the pilot ports of the respective control valves 171-178.
  • the controller 30 controls the solenoid valve by an electric signal corresponding to the amount of operation (for example, the amount of lever operation) to increase or decrease the pilot pressure.
  • the control valves 171 to 178 can be operated in accordance with the content of the operation on the operation device 26 .
  • the control system of the working machine 100 includes a controller 30, a discharge pressure sensor 28, an operating pressure sensor 29, a proportional valve 31, a display device 40, an input device 42, and an audio output device 43. , a storage device 47, a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, an end attachment angle sensor S3, a body tilt sensor S4, a turning state sensor S5, an imaging device S6, a positioning device P1, and a communication device T1. including.
  • the controller 30 (an example of a control device) is provided in the cabin 10, for example, and controls the driving of the working machine 100.
  • the functions of the controller 30 may be realized by arbitrary hardware, software, or a combination thereof.
  • the controller 30 is mainly a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device, various input/output interfaces, etc. Configured.
  • the controller 30 implements various functions by executing, on the CPU, various programs stored in, for example, a ROM or a nonvolatile auxiliary storage device.
  • the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode or the like preset by a predetermined operation by an operator or the like, and performs drive control to rotate the engine 11 at a constant speed.
  • the controller 30 outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge amount of the main pump 14 .
  • the controller 30 controls a machine guidance function that guides the manual operation of the work machine 100 through the operation device 26 by the operator.
  • the controller 30 also controls, for example, a machine control function that automatically assists the manual operation of the work machine 100 through the operation device 26 by the operator. That is, the controller 30 includes the machine guidance section 50 as a functional section related to the machine guidance function and the machine control function.
  • the controller 30 also includes a transported object weight processing unit 60, which will be described later.
  • controller 30 may be realized by another controller (control device). That is, the functions of the controller 30 may be implemented in a manner distributed by a plurality of controllers.
  • the machine guidance function and machine control function may be realized by a dedicated controller (control device).
  • a discharge pressure sensor 28 detects the discharge pressure of the main pump 14 .
  • a detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the discharge pressure sensor 28 is taken into the controller 30 .
  • the operation pressure sensor 29 detects the pilot pressure on the secondary side of the operation device 26, that is, the operation state (for example, the operation direction, the operation amount, etc.) related to each operating element (that is, the hydraulic actuator) in the operation device 26. Detects the pilot pressure corresponding to the operation content). A pilot pressure detection signal corresponding to the operation state of the lower traveling body 1 , the upper swing body 3 , the boom 4 , the arm 5 , the grapple 6 , etc. in the operation device 26 by the operation pressure sensor 29 is taken into the controller 30 .
  • the operating pressure sensor 29 instead of the operating pressure sensor 29, other sensors capable of detecting the operating state of each operating element in the operating device 26, such as an encoder capable of detecting the operating amount (tilting amount) and tilting direction of a lever device, etc.
  • a potentiometer or the like may be provided.
  • the proportional valve 31 is provided in a pilot line that connects the pilot pump 15 and the shuttle valve 32, and is configured so that its flow area (cross-sectional area through which hydraulic oil can flow) can be changed.
  • the proportional valve 31 operates according to control commands input from the controller 30 .
  • the controller 30 allows the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to flow through the proportional valve 31 and the shuttle valve 32 even when the operator does not operate the operating device 26 (specifically, the lever device). to the corresponding control valve pilot port in control valve 17 .
  • the display device 40 is provided at a location within the cabin 10 that is easily visible to a seated operator, and displays various information images under the control of the controller 30 .
  • the display device 40 may be connected to the controller 30 via an in-vehicle communication network such as CAN (Controller Area Network), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.
  • CAN Controller Area Network
  • the input device 42 is provided within the cabin 10 within reach of a seated operator, receives various operational inputs from the operator, and outputs signals to the controller 30 according to the operational inputs.
  • the input device 42 includes a touch panel mounted on the display of the display device that displays various information images, a knob switch provided at the tip of the lever portion of the lever device, button switches, levers, toggles, etc. Including rotary dials, etc.
  • a signal corresponding to the operation content for the input device 42 is captured by the controller 30 .
  • the audio output device 43 is provided, for example, in the cabin 10, is connected to the controller 30, and outputs audio under the control of the controller 30.
  • the audio output device 43 is, for example, a speaker, buzzer, or the like.
  • the audio output device 43 outputs various information as audio in response to an audio output command from the controller 30 .
  • the storage device 47 is provided in the cabin 10, for example, and stores various information under the control of the controller 30.
  • the storage device 47 is, for example, a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory.
  • Storage device 47 may store information output by various devices during operation of work machine 100, or may store information acquired via various devices before operation of work machine 100 is started. .
  • the storage device 47 may store data relating to the target construction surface acquired via the communication device T1 or the like or set via the input device 42 or the like, for example.
  • the target construction plane may be set (saved) by an operator of work machine 100, or may be set by a construction manager or the like.
  • the boom angle sensor S1 is attached to the boom 4 and measures the elevation angle of the boom 4 with respect to the upper rotating body 3 (hereinafter referred to as "boom angle"). Detect the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends.
  • the boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), and the like.
  • the boom angle sensor S1 may also include a potentiometer using a variable resistor, a cylinder sensor that detects the stroke amount of the hydraulic cylinder (boom cylinder 7) corresponding to the boom angle, and the like. The same applies to the arm angle sensor S2 and the end attachment angle sensor S3 below.
  • a detection signal corresponding to the boom angle by the boom angle sensor S1 is taken into the controller 30 .
  • the arm angle sensor S2 is attached to the arm 5, and the rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4 (hereinafter referred to as "arm angle"), for example, the angle of the arm 5 with respect to a straight line connecting fulcrums at both ends of the boom 4 in a side view. Detects the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends of . A detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is taken into the controller 30 .
  • the end attachment angle sensor S3 is attached to the grapple 6, and the rotation angle of the grapple 6 with respect to the arm 5 (hereinafter referred to as the "tilt angle of the grapple 6") is, for example, a straight line connecting fulcrums at both ends of the arm 5 when viewed from the side.
  • the angle formed by the rotation axis 6d of the grapple 6 is detected.
  • a detection signal corresponding to the tilt angle of the grapple 6 by the end attachment angle sensor S3 is taken into the controller 30 .
  • the fuselage tilt sensor S4 detects the tilt state of the fuselage (upper rotating body 3 or lower traveling body 1) with respect to the horizontal plane.
  • the machine body tilt sensor S4 is attached to, for example, the upper revolving body 3, and measures the tilt angles of the working machine 100 (that is, the upper revolving body 3) about two axes in the front-back direction and the left-right direction (hereinafter referred to as "front-rear tilt angle" and " left-right tilt angle”).
  • the body tilt sensor S4 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU, and the like.
  • a detection signal corresponding to the tilt angle (forward/backward tilt angle and left/right tilt angle) by the body tilt sensor S4 is taken into the controller 30 .
  • the turning state sensor S5 outputs detection information regarding the turning state of the upper turning body 3.
  • the turning state sensor S5 detects, for example, the turning angular velocity and turning angle of the upper turning body 3 .
  • the turning state sensor S5 may include, for example, a gyro sensor, resolver, rotary encoder, and the like. A detection signal corresponding to the turning angle and turning angular velocity of the upper turning body 3 by the turning state sensor S5 is taken into the controller 30 .
  • the imaging device S6 as a space recognition device images the surroundings of the work machine 100.
  • the imaging device S6 includes a camera S6F for imaging the front of the work machine 100, a camera S6L for imaging the left of the work machine 100, a camera S6R for imaging the right of the work machine 100, and an imaging behind the work machine 100. Includes camera S6B.
  • the camera S6F is attached to the ceiling of the cabin 10, that is, inside the cabin 10, for example.
  • the camera S6F may be attached to the outside of the cabin 10, such as the roof of the cabin 10 or the side of the boom 4.
  • the camera S6L is attached to the left end of the upper surface of the upper rotating body 3
  • the camera S6R is attached to the right end of the upper surface of the upper rotating body 3
  • the camera S6B is attached to the rear end of the upper surface of the upper rotating body 3.
  • the imaging device S6 (cameras S6F, S6B, S6L, S6R) is, for example, a monocular wide-angle camera having a very wide angle of view. Also, the imaging device S6 may be a stereo camera, a distance image camera, or the like. An image captured by the imaging device S6 is captured by the controller 30 via the display device 40 .
  • the imaging device S6 as a space recognition device may function as an object detection device.
  • imaging device S ⁇ b>6 may detect objects existing around work machine 100 .
  • Objects to be sensed may include, for example, people, animals, vehicles, construction machinery, buildings, holes, and the like.
  • the imaging device S6 may calculate the distance to the object recognized from the imaging device S6 or the work machine 100 .
  • the imaging device S6 as an object detection device can include, for example, a stereo camera, a distance image sensor, and the like.
  • the space recognition device is, for example, a monocular camera having an imaging device such as a CCD or CMOS, and outputs captured images to the display device 40 .
  • the space recognition device may be configured to calculate the distance from the space recognition device or work machine 100 to the recognized object.
  • other object detection devices such as an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a LIDAR, an infrared sensor, etc. may be provided as the space recognition device.
  • a millimeter wave radar, ultrasonic sensor, laser radar, etc. as a space recognition device, a number of signals (laser light, etc.) are transmitted to an object, and by receiving the reflected signals, the object can be detected from the reflected signals. may be detected.
  • imaging device S6 may be directly connected to the controller 30 so as to be communicable.
  • a boom rod pressure sensor S7R and a boom bottom pressure sensor S7B are attached to the boom cylinder 7.
  • the arm cylinder 8 is attached with an arm rod pressure sensor S8R and an arm bottom pressure sensor S8B.
  • the end attachment cylinder 9 is provided with an end attachment rod pressure sensor S9R and an end attachment bottom pressure sensor S9B.
  • the boom rod pressure sensor S7R, the boom bottom pressure sensor S7B, the arm rod pressure sensor S8R, the arm bottom pressure sensor S8B, the end attachment rod pressure sensor S9R, and the end attachment bottom pressure sensor S9B are also collectively referred to as "cylinder pressure sensors.” be.
  • the boom rod pressure sensor S7R detects the pressure of the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as “boom rod pressure”), and the boom bottom pressure sensor S7B detects the pressure of the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as “boom rod pressure”). , “boom bottom pressure”).
  • the arm rod pressure sensor S8R detects the pressure in the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as “arm rod pressure”), and the arm bottom pressure sensor S8B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as “arm rod pressure”). , “arm bottom pressure”) is detected.
  • the end attachment rod pressure sensor S9R detects the pressure in the rod side oil chamber of the end attachment cylinder 9 (hereinafter referred to as “end attachment rod pressure"), and the end attachment bottom pressure sensor S9B detects the bottom side oil of the end attachment cylinder 9. Chamber pressure (hereinafter referred to as “end attachment bottom pressure”) is detected.
  • the grapple rotation angle sensor S10 is attached to the grapple 6 and detects the rotation angle of the grapple 6 around the rotation axis 6d.
  • the grapple rotation angle sensor S10 may include, for example, a gyro sensor, resolver, rotary encoder, or the like.
  • a detection signal corresponding to the rotation angle of the grapple 6 by the grapple rotation angle sensor S10 is taken into the controller 30 .
  • the positioning device P1 measures the position and orientation of the upper revolving structure 3.
  • the positioning device P1 is, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System) compass, detects the position and orientation of the upper revolving structure 3, and a detection signal corresponding to the position and orientation of the upper revolving structure 3 is captured by the controller 30. . Further, the function of detecting the orientation of the upper revolving body 3 among the functions of the positioning device P1 may be replaced by an orientation sensor attached to the upper revolving body 3 .
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the communication device T1 communicates with external devices through a predetermined network including a mobile communication network, a satellite communication network, the Internet network, etc. that terminate at a base station.
  • the communication device T1 includes, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation), and a satellite communication module for connecting to a satellite communication network. modules and the like.
  • the machine guidance unit 50 controls the work machine 100 regarding machine guidance functions.
  • the machine guidance section 50 conveys, for example, work information to the operator through the display device 40, the voice output device 43, and the like.
  • the machine guidance unit 50 notifies the operator of work information through the display device 40, the audio output device 43, etc., and guides the operator's operation of the work machine 100 through the operation device 26.
  • the machine guidance unit 50 executes control of the work machine 100 regarding machine control functions, for example.
  • the machine guidance section 50 has a grapple angle control section 51 .
  • the grapple angle control unit 51 can control the rotary hydraulic motor 6c to rotate the gripping portion (claw 6a) of the grapple 6. As shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a component related to the transported object weight detection function of the work machine 100 according to the first embodiment.
  • the controller 30 includes the transported object weight processing unit 60 as a functional unit related to the function of detecting the weight of the transported object W gripped and transported by the grapple 6 .
  • the transported object weight processing unit 60 has a transported object weight calculation unit 61 , a maximum load amount detection unit 62 , an additional load amount calculation unit 63 , and a remaining load amount calculation unit 64 .
  • the transported object weight calculation unit 61 calculates the weight of the transported object W transported by the grapple 6 .
  • the object weight calculator 61 calculates the weight of the object W based on the thrust of the boom cylinder 7 .
  • the transported object weight calculation unit 61 calculates the weight of the long transported object W such as a log (wood) while the gripper (claw 6 a ) of the grapple 6 of the work machine 100 grips the long transported object W. A method of calculating the weight of the article W in the article weight calculator 61 will be described later.
  • the maximum loading amount detection unit 62 detects the maximum loading amount of a dump truck (not shown) on which the goods W are to be loaded. For example, the maximum loading amount detection unit 62 identifies the dump truck onto which the goods W are to be loaded, based on the image captured by the imaging device S6. Next, the maximum loading amount detection unit 62 detects the maximum loading amount of the dump truck based on the specified image of the dump truck. For example, the maximum loading amount detection unit 62 determines the type of dump truck (size, etc.) based on the specified image of the dump truck. The maximum loading amount detection unit 62 has a table that associates the vehicle type with the maximum loading amount, and obtains the maximum loading amount of the dump truck based on the vehicle type and the table determined from the image. The maximum load capacity, vehicle type, etc. of the dump truck may be input by the input device 42 , and the maximum load capacity detector 62 may obtain the maximum load capacity of the dump truck based on the input information of the input device 42 .
  • the added loading amount calculation unit 63 calculates the total weight of the goods W loaded on the loading platform of the dump truck. That is, each time the grapple 6 loads the cargo W onto the bed of the dump truck, the additional load amount calculator 63 calculates the weight of the cargo W transported by the grapple 6 calculated by the cargo weight calculator 61. By adding, the total weight (additional loading amount) of the goods W loaded on the platform of the dump truck is calculated. Note that when the dump truck to be loaded with the goods W becomes a new dump truck, the added load amount is reset.
  • the remaining load amount calculation unit 64 calculates the difference between the maximum load amount of the dump truck detected by the maximum load amount detection unit 62 and the current addition load amount calculated by the addition load amount calculation unit 63 as the remaining load amount.
  • the remaining load amount is the remaining weight of the goods W that can be loaded on the dump truck.
  • the display device 40 displays the weight of the object W gripped and conveyed by the grapple 6 calculated by the object weight calculator 61, the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detector 62, and the added load.
  • the additional load amount of the dump truck calculated by the calculation unit 63 total weight of the goods W loaded on the platform
  • the remaining load amount of the dump truck calculated by the remaining load amount calculation unit 64 loadable goods W remaining weight
  • the display device 40 may be configured to issue a warning when the additional load capacity exceeds the maximum load capacity. Further, when the calculated weight of the object W to be gripped and conveyed by the grapple 6 exceeds the remaining load capacity, the display device 40 may be configured to display a warning. Note that the warning is not limited to being displayed on the display device 40 , and may be output as an audio output by the audio output device 43 . As a result, it is possible to prevent the goods W from being loaded in excess of the maximum load capacity of the dump truck.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining the processing of the transported object weight calculation unit 61.
  • the transported object weight calculator 61 includes a torque calculator 71 , an inertial force calculator 72 , a centrifugal force calculator 73 , a stationary torque calculator 74 , a transported object gravity center distance calculator 75 , and a weight converter 76 . ,have.
  • the torque calculator 71 calculates the torque around the footpin of the boom 4 (detected torque). It is calculated based on the pressure of hydraulic fluid in the boom cylinder 7 (boom rod pressure sensor S7R, boom bottom pressure sensor S7B).
  • the inertia force calculator 72 calculates the torque around the foot pin of the boom 4 due to the inertia force (inertia term torque).
  • the inertia term torque is calculated based on the angular acceleration of the boom 4 around the footpin and the moment of inertia of the boom 4 .
  • the angular acceleration and moment of inertia around the foot pin of the boom 4 are calculated based on the outputs of attitude sensors (for example, boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, end attachment angle sensor S3, body tilt sensor S4, turning state sensor S5). be.
  • the centrifugal force calculator 73 calculates torque (centrifugal torque) around the footpin of the boom 4 due to Coriolis and centrifugal force.
  • the centrifugal term torque is calculated based on the angular velocity of the boom 4 around the footpin and the weight of the boom 4 .
  • the angular velocity around the footpin of the boom 4 is calculated based on the output of the attitude sensor.
  • the weight of boom 4 is known.
  • the stationary torque calculator 74 calculates the torque around the foot pin of the boom 4 when the attachment is stationary based on the detected torque of the torque calculator 71, the inertia term torque of the inertia force calculator 72, and the centrifugal term torque of the centrifugal force calculator 73.
  • a static torque ⁇ W is calculated.
  • the formula for the torque around the foot pin of the boom 4 is shown in formula (1). Note that ⁇ on the left side of equation (1) indicates the detected torque, the first term on the right side indicates inertia term torque, the second term on the right side indicates centrifugal term torque, and the third term on the right side indicates static torque ⁇ W indicates
  • the static torque ⁇ W can be calculated by subtracting the inertia term torque and the centrifugal term torque from the detected torque ⁇ .
  • the conveyed object center-of-gravity distance calculator 75 calculates the horizontal distance (front-direction center-of-gravity distance) of the work machine 100 (upper rotating body 3 ) from the foot pin of the boom 4 to the center of gravity of the conveyed object W gripped by the grapple 6 . calculate.
  • the front direction of the work machine 100 (upper revolving body 3) is the direction in which the attachment expands and contracts (+X direction in FIG. 1 and FIG. 6, which will be described later).
  • the front direction of the work machine 100 (upper rotating body 3) is defined by the line of intersection between the horizontal plane and a plane normal to the rotation axis of the boom 4 (foot pin of the boom 4). It is intended to be A method of calculating the center-of-gravity distance in the front direction in the conveyed object center-of-gravity distance calculator 75 will be described later.
  • the weight conversion unit 76 calculates the weight of the object W based on the static torque ⁇ W calculated by the torque calculation unit 74 at rest and the center-of-gravity distance in the front direction calculated by the object-center-of-gravity-distance calculation unit 75 .
  • the weight of the object W is obtained by subtracting the torque when the grapple 6 does not grip the object W from the static torque ⁇ W calculated by the stationary torque calculation unit 74, for example. can be calculated by dividing by the center-of-gravity distance in the front direction calculated by .
  • the transported object weight calculation unit 61 can calculate the weight of the transported object W by compensating for the inertia term and the centrifugal term during operation of the boom 4 .
  • FIG. 5 is a configuration block diagram for explaining the adjustment operation for adjusting the center-of-gravity position of the article W to be conveyed.
  • FIG. 6 is a plan view of the working machine 100 holding a long object W to be conveyed.
  • the rotation angle of the grapple 6 detected by the grapple rotation angle sensor S10 is input to the controller 30.
  • the controller 30 has a grapple angle control section 51 of the machine guidance section 50 .
  • the grapple angle control section 51 is configured so as to control the proportional valve 31 to control the control valve 178 of the control valve 17, as shown in FIG. Thereby, the grapple angle control section 51 can control the operation of the rotary hydraulic motor 6c.
  • the operator operates the operating device 26 to grip and lift the long transported object W with the grapple 6 .
  • an example of the conveyed article W in a state where the conveyed article W is gripped by the grapple 6 is illustrated by a broken line in FIG.
  • the position where the grapple 6 grips the object W is not limited to the center in the longitudinal direction of the object W, but may be gripped at one side in the longitudinal direction of the object W as shown by the dashed line in FIG. ing. Therefore, the center-of-gravity position WG of the article to be conveyed W is not fixed.
  • the grapple angle control unit 51 detects the longitudinal direction of the long conveyed object W based on the rotation angle of the grapple 6 detected by the grapple rotation angle sensor S10, and rotates the gripping portion of the grapple 6 to a predetermined rotation position. .
  • the gripping portion of the grapple 6 is arranged such that the longitudinal direction of the long object W gripped by the grapple 6 is perpendicular to the front direction (+X direction) of the work machine 100 (upper revolving body 3). to rotate.
  • the gripping portion of the grapple 6 is rotated so that the longitudinal direction of the long object W gripped by the grapple 6 is aligned with the width direction of the work machine 100 (upper revolving body 3).
  • the grapple 6 is arranged such that the longitudinal direction of the long object W gripped by the grapple 6 is parallel to the pivot axis (footpin of the boom 4) of the boom 4 that rotates. Rotate the grip.
  • a solid line indicates the conveyed object W after rotation.
  • the center of gravity of the conveyed object W grasped by the grapple 6 is shifted from the foot pin of the boom 4 to the grapple 6.
  • a horizontal distance L1 in the front direction of work machine 100 (upper swing body 3) to position WG (distance from the center of gravity in the front direction) can be determined.
  • the conveyed object center-of-gravity distance calculator 75 detects the outputs of the attitude sensors (for example, the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the end attachment angle sensor S3, the machine body tilt sensor S4, and the turning state sensor S5). , the center-of-gravity distance L1 in the front direction can be calculated.
  • the attitude sensors for example, the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the end attachment angle sensor S3, the machine body tilt sensor S4, and the turning state sensor S5
  • the longitudinal direction of the long transported object W gripped by the grapple 6 is oriented perpendicular to the front direction.
  • the object weight calculator 61 can accurately calculate the weight of the object W by using the accurately calculated center-of-gravity distance L1 in the front direction. Therefore, when the work machine 100 of the present embodiment loads the goods W onto the dump truck, it is possible to reduce overloading and underloading of the dump truck, and improve the transportability of the dump truck.
  • the grapple angle control unit 51 detects the longitudinal direction of the long conveyed object W based on the rotation angle of the grapple 6 detected by the grapple rotation angle sensor S10, and moves the gripping portion of the grapple 6 to a predetermined rotation position. Although described as rotating, the present invention is not limited to this.
  • the long conveyed object W gripped by the grapple 6 is imaged by the camera S6F that images the front of the work machine 100 .
  • the grapple angle control unit 51 may be configured to detect the longitudinal direction of the long object W based on the captured image of the object W and rotate the gripping portion of the grapple 6 to a predetermined rotational position.
  • the camera that captures the image of the long object W gripped by the grapple 6 is not limited to the camera S6F provided on the ceiling or inside the cabin 10. For example, a camera attached to the arm 5 may be used. good.
  • the conveyed object center-of-gravity distance calculator 75 can calculate the center-of-gravity distance L1 (see FIG. 6) in the front direction based on the output of the attitude sensor.
  • the transported object weight processing unit 60 transported object weight calculation unit 61 calculates the weight of the transported object W (see FIG. 4).
  • the distance L1 of the center of gravity in the front direction can be calculated with high accuracy, as in the method for calculating the weight of the first embodiment. can be calculated with high accuracy.
  • a long conveyed object is detected based on torque fluctuations (fluctuations in the pressure of hydraulic oil in the boom cylinder 7) due to centrifugal force when the conveyed object W is rotated around the rotation axis 6d.
  • a configuration may be employed in which the longitudinal direction of W is detected and the gripping portion of the grapple 6 is rotated to a predetermined rotational position.
  • 7A and 7B are diagrams for explaining a method of detecting the longitudinal direction of a long object W gripped by the grapple 6.
  • the grapple angle control unit 51 controls the rotating hydraulic motor 6c to rotate the gripping portion of the grapple 6 around the rotation axis 6d while the grapple 6 grips the object W to be conveyed. (See dashed arrow). While the gripping portion of the grapple 6 is being rotated, the torque calculation section 71 of the conveyed object weight calculation section 61 calculates the torque (detected torque) around the foot pin of the boom 4 .
  • examples of conveyed articles W during rotation are indicated by conveyed articles W 1 to W 4 .
  • the direction of the centrifugal force on the items W 1 to W 4 is indicated by solid line arrows.
  • the centrifugal force is directed in the +X direction at the rotational position shown in the conveyed object W1. Therefore, the torque calculated by the torque calculator 71 increases due to the +X direction component of the centrifugal force.
  • the + X - direction component of the centrifugal force is smaller than that at the rotational position indicated by article W1, and the torque calculated by the torque calculator 71 is also indicated by article W1. Decrease compared to rotational position.
  • the + X direction component of the centrifugal force is zero, and the torque calculated by the torque calculator 71 also decreases compared to the rotational position indicated by article W2.
  • the centrifugal force has a component in the -X direction , and the torque calculated by the torque calculator 71 also decreases compared to the rotational position indicated by article W3.
  • the centrifugal force is directed in the -X direction, and the torque calculated by the torque calculator 71 is also at the rotational position indicated by the article W3. decreases compared to
  • FIG. 7B is a graph showing variations in the torque ⁇ calculated by the torque calculator 71 when the gripping portion of the grapple 6 is rotated.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the torque ⁇ calculated by the torque calculator 71 .
  • the torque ⁇ calculated by the torque calculator 71 has a maximum value ⁇ max and a minimum value ⁇ min fluctuate between Further, the maximum value ⁇ max is obtained at the rotational position indicated by the article W1, and the minimum value ⁇ min is obtained at a position rotated 180 ° from the rotational position indicated by the article W1.
  • the longitudinal direction of the long transported object W gripped by the grapple 6 is the front direction (+X direction). In this way, the longitudinal direction of the long object W can be detected based on the torque variation due to the centrifugal force when the object W is rotated around the rotation axis 6d.
  • the grapple angle control unit 51 rotates the gripping portion of the grapple 6 and obtains the maximum value ⁇ max and the minimum value ⁇ min of the torque ⁇ calculated by the torque calculation unit 71 . Then, the grapple angle control section 51 stops the rotation of the grip portion of the grapple 6 at the rotational position where the torque ⁇ calculated by the torque calculation section 71 becomes the median value ⁇ med . Thereby, the longitudinal direction of the long object W gripped by the grapple 6 can be perpendicular to the front direction (+X direction) of the work machine 100 (upper revolving body 3).
  • the grapple rotation angle sensor S10 may be used together. That is, the grapple angle control unit 51 rotates the gripping portion of the grapple 6, acquires the relationship between the rotation angle detected by the grapple rotation angle sensor S10 and the torque ⁇ calculated by the torque calculation unit 71, and calculates the torque ⁇ Obtain the maximum value ⁇ max and minimum value ⁇ min of . Then, the grapple angle control unit 51 specifies the rotation angle at which the torque ⁇ calculated by the torque calculation unit 71 becomes the median value ⁇ med , and rotates the gripping portion of the grapple 6 to the specified rotation angle. Thereby, the longitudinal direction of the long object W gripped by the grapple 6 can be perpendicular to the front direction (+X direction) of the work machine 100 (upper revolving body 3).
  • the conveyed object center-of-gravity distance calculator 75 can calculate the center-of-gravity distance L1 (see FIG. 6) in the front direction based on the output of the attitude sensor.
  • the transported object weight processing unit 60 transported object weight calculation unit 61 calculates the weight of the transported object W (see FIG. 4).
  • the distance L1 of the center of gravity in the front direction can be calculated with high accuracy, as in the method for calculating the weight of the first embodiment. can be calculated with high accuracy.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating processing of the transported object weight calculation unit 61 in the work machine 100 of the fourth embodiment.
  • the conveyed object weight calculator 61 in the work machine 100 of the fourth embodiment includes a torque calculator 71, an inertial force calculator 72, a centrifugal force calculator 73, a stationary torque calculator 74, and a conveyed object center-of-gravity distance calculator. It has a unit 75 , a weight conversion unit 76 , and a right angle estimation unit 77 .
  • the grapple 6 grips the long object W to be conveyed, and the longitudinal direction of the long object W is the front surface of the work machine 100 (upper revolving body 3). After the gripping portion of the grapple 6 is rotated so as to be perpendicular to the direction (+X direction), the boom is raised, and the weight of the object W to be conveyed is calculated while the boom is raised.
  • the torque calculator 71, the inertial force calculator 72, the centrifugal force calculator 73, and the stationary torque calculator 74 are the same as those of the working machine 100 (see FIG. 4) of the first embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • the stationary torque ⁇ W calculated by the stationary torque calculator 74 fluctuates due to the centrifugal force when the article W is rotated around the rotation axis 6d.
  • the perpendicular state estimator 77 determines that the longitudinal direction of the transported object W is in the front direction (+X direction) of the work machine 100 (upper revolving body 3). The state is estimated so as to be perpendicular to it, and the stationary torque at that time is output.
  • the right-angle state estimator 77 acquires the maximum and minimum values of the fluctuating torque ⁇ W at rest, and when the torque ⁇ W at rest reaches the median value between the maximum and minimum values, the conveyed object W is assumed to be perpendicular to the front direction (+X direction) of work machine 100 (upper revolving body 3).
  • the transported object center-of-gravity distance calculator 75 estimates that the longitudinal direction of the transported object W is perpendicular to the front direction (+X direction) of the work machine 100 (upper rotating body 3) based on the output of the attitude sensor. Then, the center-of-gravity distance L1 (see FIG. 6) in the front direction is calculated.
  • the weight conversion unit 76 estimates that the longitudinal direction of the transported object W is perpendicular to the front direction (+X direction) of the work machine 100 (upper rotating body 3). The weight of the transported object W is calculated based on the center-of-gravity distance L1. In this way, the weight conversion unit 76 estimates whether or not the transported object W has rotated to a predetermined rotational position based on the thrust for raising the boom, and determines whether the transported object W has rotated to the predetermined rotational position. The weight of the transported object W is calculated based on the boom raising thrust of .
  • the distance L1 of the center of gravity in the front direction can be calculated with high accuracy. can be calculated with high accuracy. Further, since the operation of rotating the gripping portion of the grapple 6 before the boom raising operation is unnecessary, the workability of the carrying operation by the work machine 100 can be improved.
  • the transported object weight processing unit 60 calculates the weight of the transported object W at a predetermined control cycle, and the longitudinal direction of the gripped long transported object W is the front direction of the work machine 100 (upper rotating body 3). The weight calculated when it is estimated to be perpendicular to (+X direction) may be used as the weight of the article W to be conveyed.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating processing of the transported object weight calculation unit 61 in the work machine 100 of the fifth embodiment.
  • the transported object weight calculator 61 in the work machine 100 of the fifth embodiment includes a torque calculator 71, an inertial force calculator 72, a centrifugal force calculator 73, a stationary torque calculator 74, and a weight converter 76. , and a center-of-gravity position estimator 78 .
  • the long transported object W gripped by the grapple 6 is imaged by the camera S6F that images the front of the work machine 100 .
  • the center-of-gravity position estimator 78 determines the total length of the object W in the longitudinal direction, the distance from the end of the object W to the position to be gripped by the grapple 6, and the distance around the rotation axis 6d.
  • the rotation angle of the transported object W in the longitudinal direction is detected.
  • the position of the grapple 6 can be calculated based on the output of the attitude sensor.
  • the center position of the article W in the longitudinal direction is the center of gravity of the article W to be transferred.
  • the center-of-gravity position estimator 78 can estimate the center-of-gravity position of the article W to be transported. Based on the estimated center-of-gravity position of the object W, the center-of-gravity position estimator 78 determines the position of the work machine 100 (upper rotating body 3) from the footpin of the boom 4 to the center-of-gravity position WG of the object W gripped by the grapple 6. It is possible to estimate the horizontal distance in the front direction of the (center of gravity distance in the front direction).
  • the weight conversion unit 76 calculates the weight of the transported object W based on the static torque ⁇ W calculated by the static torque calculation unit 74 and the center-of-gravity distance in the front direction estimated by the center-of-gravity position estimation unit 78 .
  • the distance of the center of gravity in the front direction can be estimated, and the weight of the article W to be conveyed can be calculated with high accuracy.
  • the work machine 100 since it is possible to eliminate the need to rotate the gripping portion of the grapple 6 before and during the boom raising operation, it is possible to improve the workability of the carrying operation by the work machine 100 .
  • the conveyed object weight calculator 61 in the work machine 100 of the sixth embodiment includes a torque calculator 71, an inertial force calculator 72, It has a centrifugal force calculator 73 , a static torque calculator 74 , a weight converter 76 , and a center-of-gravity position estimator 78 .
  • the long conveyed object W gripped by the grapple 6 is imaged by the camera S6F that images the front of the work machine 100 .
  • the controller 30 obtains the total length of the article W in the longitudinal direction based on the captured image of the article W.
  • the grapple 6 is provided with an angle sensor (not shown) for detecting the opening/closing angle of the claw 6a.
  • the controller 30 estimates the diameter of the object W gripped by the gripping portion of the grapple 6 based on this angle sensor.
  • the controller 30 estimates the material of the article W to be conveyed based on the image of the article W that has been picked up. Note that the material may be input by the operator.
  • the storage device 47 is provided with a table in which materials and densities are associated with each other.
  • the controller 30 calculates the temporary weight of the article W based on the total length of the article W in the longitudinal direction, the diameter of the article W, and the material (density).
  • controller 30 controls the rotary hydraulic motor 6c to rotate the long object W gripped by the grapple 6 around the rotation axis 6d.
  • the center-of-gravity position estimator 78 estimates the center-of-gravity position of the transported object W based on the calculated provisional weight of the transported object W and the rotational torque when the transported object W is rotated by the rotary hydraulic motor 6c. Based on the estimated center-of-gravity position of the object W, the center-of-gravity position estimator 78 determines the position of the work machine 100 (upper rotating body 3) from the footpin of the boom 4 to the center-of-gravity position WG of the object W gripped by the grapple 6. It is possible to estimate the horizontal distance in the front direction of the (center of gravity distance in the front direction).
  • the weight conversion unit 76 calculates the weight of the transported object W based on the static torque ⁇ W calculated by the static torque calculation unit 74 and the center-of-gravity distance in the front direction estimated by the center-of-gravity position estimation unit 78 .
  • the distance of the center of gravity in the front direction can be estimated, and the weight of the article W to be conveyed can be calculated with high accuracy. Further, in the weight calculation method of the sixth embodiment, there is no restriction on the rotation angle of the transported object W when the boom is raised. As a result, the workability of the transport work by the work machine 100 can be improved.
  • the transported object weight processing unit 60 (transported object weight calculation unit 61) has been described as being provided in the controller 30 of the work machine 100 as shown in FIGS. is not.
  • a configuration in which the transported object weight processing unit 60 (transported object weight calculation unit 61) is provided in a management device (work machine support system) provided separately from the work machine 100 may be employed.
  • the work machine 100 transmits detection values detected by various sensors to the management device via the communication device T1.
  • the transported object weight processing unit 60 (transported object weight calculation unit 61) of the management device calculates the load weight of the transported object loaded on the vehicle based on the detection values of various sensors.
  • the rest of the configuration is the same as the case where the controller 30 of the work machine 100 is provided with the transported object weight processing unit 60 (transported object weight calculation unit 61), and redundant description will be omitted.
  • work machine 100 may also be applied to the remote-controlled work machine 100.
  • information is transmitted and received between the controller 30 of the work machine 100 and the remote control room via wireless communication of the communication device T1.
  • work machine 100 operates based on the operation of a remote operator sitting in the driver's seat in a remote control room connected to work machine 100 via wireless communication.

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Abstract

長尺の搬送物を把持して搬送する作業機械において、搬送物の重量を精度よく算出する作業機械及び作業機械の支援システムを提供することを目的とする。 上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、前記把持部の所定の回転位置における前記搬送物の重量を算出する、作業機械。

Description

作業機械及び作業機械の支援システム
 本開示は、作業機械及び作業機械の支援システムに関する。
 例えば、エンジンと、該エンジンの動力により作動油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出する作動油により駆動し、原木を切断するチェーンソーを含むハーベスタ装置と、を備え、少なくとも前記チェーンソーの駆動が選択されたときに、前記油圧ポンプの吐出流量を多くすることを特徴とする、林業機械が開示されている(特許文献1参照)。
特開2015-62355号公報
 丸太材等の長尺の搬送物をグラップルで把持して搬送する作業機械において、搬送物の重量を算出することが求められている。
 そこで、上記課題に鑑み、長尺の搬送物を把持して搬送する作業機械において、搬送物の重量を精度よく算出する作業機械及び作業機械の支援システムを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、前記把持部の所定の回転位置における前記搬送物の重量を算出する、作業機械が提供される。
 上述の実施形態によれば、長尺の搬送物を把持して搬送する作業機械において、搬送物の重量を精度よく算出する作業機械及び作業機械の支援システムを提供することができる。
第1実施形態に係る作業機械の側面図である。 第1実施形態に係る作業機械の構成の一例を概略的に示す図である。 第1実施形態に係る作業機械のうちの搬送物重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。 搬送物重量算出部の処理を説明するブロック線図である。 搬送物の重心位置を調整する調整動作を説明する構成ブロック図である。 長尺の搬送物を把持した作業機械の平面図である。 グラップルに把持された長尺の搬送物の長手方向を検出する方法を説明する図である。 グラップルに把持された長尺の搬送物の長手方向を検出する方法を説明する図である。 第4実施形態の作業機械における搬送物重量算出部の処理を説明するブロック線図である。 第5実施形態の作業機械における搬送物重量算出部61の処理を説明するブロック線図である。
 以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
 [作業機械の概要]
 最初に、図1を参照して、本実施形態に係る作業機械100の概要について説明する。
 図1は、本実施形態に係る作業機械100の側面図である。なお、本実施形態に係る作業機械100は、グラップル6で丸太材(木材)等の長尺の搬送物Wを把持し、搬送物Wを搬送する。作業機械100で搬送された搬送物Wは、例えば、ダンプトラック(図示せず)に積み込まれる。
 本実施形態に係る作業機械100は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回自在に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、アタッチメント(作業機)を構成するブーム4、アーム5、及び、グラップル6と、キャビン10を備える。
 下部走行体1は、左右一対のクローラが走行油圧モータ1L,1R(後述する図2参照)でそれぞれ油圧駆動されることにより、作業機械100を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ1L,1R(走行モータの一例)は、被駆動部としての下部走行体1(クローラ)を駆動する。
 上部旋回体3は、旋回油圧モータ2A(後述する図2参照)で駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ2Aは、被駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。
 尚、上部旋回体3は、旋回油圧モータ2Aの代わりに、電動機(以下、「旋回用電動機」)により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ2Aと同様、被駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。
 ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に枢着され、アーム5の先端には、エンドアタッチメントとしてのグラップル6が上下回動可能に枢着される。ブーム4、アーム5、及びグラップル6は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びエンドアタッチメントシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。
 エンドアタッチメントシリンダ9は、グラップル6を回動(チルト)させるために用いられる。また、グラップル6は、開閉可能な爪(把持部)6aと、爪6aを開閉させるグラップル開閉シリンダ6bと、爪6aを回転軸6dで回転させる回転油圧モータ6cを備えている。
 尚、グラップル6は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム5の先端には、作業内容等に応じて、グラップル6の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、木材の幹を把持するとともに、把持した木材を軸方向に移動させ枝を切断する切断機を備えるハーベスタ等が取り付けられてもよい。
 キャビン10は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。
 [ショベルの構成]
 次に、図1に加えて、図2を参照して、第1実施形態に係る作業機械100の具体的な構成について説明する。
 図2は、第1実施形態に係る作業機械100の構成の一例を概略的に示す図である。
 尚、図2において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
 第1実施形態に係る作業機械100の駆動系は、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17を含む。また、第1実施形態に係る作業機械100の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びグラップル6のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ1L,1R、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びエンドアタッチメントシリンダ9等の油圧アクチュエータを含む。
 エンジン11は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。具体的には、エンジン11は、後述するコントローラ30による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。
 レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ13は、コントローラ30からの制御指令に応じて、メインポンプ14の斜板の角度(傾転角)を調節する。
 メインポンプ14は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、上述の如く、エンジン11により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ30による制御下で、レギュレータ13により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量(吐出圧)が制御される。
 コントロールバルブ17は、例えば、上部旋回体3の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置26に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、操作装置26の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ(走行油圧モータ1L,1R、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びエンドアタッチメントシリンダ9)に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁171~178を含む。より具体的には、制御弁171は、走行油圧モータ1Lに対応し、制御弁172は、走行油圧モータ1Rに対応し、制御弁173は、旋回油圧モータ2Aに対応する。また、制御弁174は、エンドアタッチメントシリンダ9に対応し、制御弁175は、ブームシリンダ7に対応し、制御弁176は、アームシリンダ8に対応する。また、制御弁177は、グラップル開閉シリンダ6bに対応し、制御弁178は、回転油圧モータ6cに対応する。
 第1実施形態に係る作業機械100の操作系は、パイロットポンプ15と、操作装置26を含む。また、作業機械100の操作系は、後述するコントローラ30によるマシンコントロール機能に関する構成として、シャトル弁32を含む。
 パイロットポンプ15は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載され、パイロットラインを介して操作装置26にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン11により駆動される。
 操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素(下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、グラップル6等)の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置26は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ(即ち、走行油圧モータ1L,1R、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、エンドアタッチメントシリンダ9等)の操作を行うための操作入力手段である。操作装置26は、その二次側のパイロットラインを通じて直接的に、或いは、二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁32を介して間接的に、コントロールバルブ17にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ17には、操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びグラップル6等の操作状態に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ17は、操作装置26における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。操作装置26は、例えば、アーム5(アームシリンダ8)を操作するレバー装置を含む。また、操作装置26は、例えば、ブーム4(ブームシリンダ7)、グラップル6(エンドアタッチメントシリンダ9)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)のそれぞれを操作するレバー装置を含む。また、操作装置26は、例えば、下部走行体1の左右一対のクローラ(走行油圧モータ1L,1R)のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。
 シャトル弁32は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有し、2つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁32は、2つの入口ポートのうちの一方が操作装置26に接続され、他方が比例弁31に接続される。シャトル弁32の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁32は、操作装置26が生成するパイロット圧と比例弁31が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、後述するコントローラ30は、操作装置26から出力される二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁31から出力させることにより、オペレータによる操作装置26の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、各種動作要素の動作を制御することができる。
 尚、操作装置26(左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、及び右走行レバー)は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号を出力する電気式であってもよい。この場合、操作装置26からの電気信号は、コントローラ30に入力され、コントローラ30は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ17内の各制御弁171~178を制御することにより、操作装置26に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。例えば、コントロールバルブ17内の制御弁171~178は、コントローラ30からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ15と各制御弁171~178のパイロットポートとの間には、コントローラ30からの電気信号に応じて動作する電磁弁が配置されてもよい。この場合、電気式の操作装置26を用いた手動操作が行われると、コントローラ30は、その操作量(例えば、レバー操作量)に対応する電気信号によって、当該電磁弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置26に対する操作内容に合わせて、各制御弁171~178を動作させることができる。
 第1実施形態に係る作業機械100の制御系は、コントローラ30と、吐出圧センサ28と、操作圧センサ29と、比例弁31と、表示装置40と、入力装置42と、音声出力装置43と、記憶装置47と、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、エンドアタッチメント角度センサS3と、機体傾斜センサS4と、旋回状態センサS5と、撮像装置S6と、測位装置P1と、通信装置T1を含む。
 コントローラ30(制御装置の一例)は、例えば、キャビン10内に設けられ、作業機械100の駆動制御を行う。コントローラ30は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ30は、例えば、ROMや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをCPU上で実行することにより各種機能を実現する。
 例えば、コントローラ30は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン11を一定回転させる駆動制御を行う。
 また、例えば、コントローラ30は、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。
 また、例えば、コントローラ30は、例えば、オペレータによる操作装置26を通じた作業機械100の手動操作をガイド(案内)するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ30は、例えば、オペレータによる操作装置26を通じた作業機械100の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ30は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部50を含む。また、コントローラ30は、後述する搬送物重量処理部60を含む。
 尚、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、コントローラ30の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。
 吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出する。吐出圧センサ28により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 操作圧センサ29は、上述の如く、操作装置26の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置26におけるそれぞれの動作要素(即ち、油圧アクチュエータ)に関する操作状態(例えば、操作方向や操作量等の操作内容)に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ29による操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びグラップル6等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 尚、操作圧センサ29の代わりに、操作装置26におけるそれぞれの動作要素に関する操作状態を検出可能な他のセンサ、例えば、レバー装置等の操作量(傾倒量)や傾倒方向を検出可能なエンコーダやポテンショメータ等が設けられてもよい。
 比例弁31は、パイロットポンプ15とシャトル弁32とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積(作動油が通流可能な断面積)を変更できるように構成される。比例弁31は、コントローラ30から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26(具体的には、レバー装置)が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31及びシャトル弁32を介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
 表示装置40は、キャビン10内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置40は、CAN(Controller Area Network)等の車載通信ネットワークを介してコントローラ30に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ30に接続されていてもよい。
 入力装置42は、キャビン10内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ30に出力する。入力装置42は、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置のレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置40の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置42に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 音声出力装置43は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30と接続され、コントローラ30による制御下で、音声を出力する。音声出力装置43は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置43は、コントローラ30からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。
 記憶装置47は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置47は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置47は、作業機械100の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、作業機械100の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置47は、例えば、通信装置T1等を介して取得される、或いは、入力装置42等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、作業機械100のオペレータにより設定(保存)されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。
 ブーム角度センサS1は、ブーム4に取り付けられ、ブーム4の上部旋回体3に対する俯仰角度(以下、「ブーム角度」)、例えば、側面視において、上部旋回体3の旋回平面に対してブーム4の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサS1は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)等を含んでよい。また、ブーム角度センサS1は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ(ブームシリンダ7)のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサS2、エンドアタッチメント角度センサS3についても同様である。ブーム角度センサS1によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 アーム角度センサS2は、アーム5に取り付けられ、アーム5のブーム4に対する回動角度(以下、「アーム角度」)、例えば、側面視において、ブーム4の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム5の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサS2によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 エンドアタッチメント角度センサS3は、グラップル6に取り付けられ、グラップル6のアーム5に対する回動角度(以下、「グラップル6のチルト角度」)、例えば、側面視において、アーム5の両端の支点を結ぶ直線に対してグラップル6の回転軸6dが成す角度を検出する。エンドアタッチメント角度センサS3によるグラップル6のチルト角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 機体傾斜センサS4は、水平面に対する機体(上部旋回体3或いは下部走行体1)の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、上部旋回体3に取り付けられ、作業機械100(即ち、上部旋回体3)の前後方向及び左右方向の2軸回りの傾斜角度(以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」)を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU等を含んでよい。機体傾斜センサS4による傾斜角度(前後傾斜角及び左右傾斜角)に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 旋回状態センサS5は、上部旋回体3の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサS5は、例えば、上部旋回体3の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサS5は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサS5による上部旋回体3の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 空間認識装置としての撮像装置S6は、作業機械100の周辺を撮像する。撮像装置S6は、作業機械100の前方を撮像するカメラS6F、作業機械100の左方を撮像するカメラS6L、作業機械100の右方を撮像するカメラS6R、及び、作業機械100の後方を撮像するカメラS6Bを含む。
 カメラS6Fは、例えば、キャビン10の天井、即ち、キャビン10の内部に取り付けられている。また、カメラS6Fは、キャビン10の屋根、ブーム4の側面等、キャビン10の外部に取り付けられていてもよい。カメラS6Lは、上部旋回体3の上面左端に取り付けられ、カメラS6Rは、上部旋回体3の上面右端に取り付けられ、カメラS6Bは、上部旋回体3の上面後端に取り付けられている。
 撮像装置S6(カメラS6F,S6B,S6L,S6R)は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置S6は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置S6による撮像画像は、表示装置40を介してコントローラ30に取り込まれる。
 空間認識装置としての撮像装置S6は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置S6は、作業機械100の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置S6は、撮像装置S6又は作業機械100から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置S6には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置40に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又は作業機械100から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置S6に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、LIDAR、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号(レーザ光等)を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。
 尚、撮像装置S6は、直接、コントローラ30と通信可能に接続されてもよい。
 ブームシリンダ7にはブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7Bが取り付けられている。アームシリンダ8にはアームロッド圧センサS8R及びアームボトム圧センサS8Bが取り付けられている。エンドアタッチメントシリンダ9にはエンドアタッチメントロッド圧センサS9R及びエンドアタッチメントボトム圧センサS9Bが取り付けられている。ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7B、アームロッド圧センサS8R、アームボトム圧センサS8B、エンドアタッチメントロッド圧センサS9R及びエンドアタッチメントボトム圧センサS9Bは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。
 ブームロッド圧センサS7Rはブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(以下、「ブームロッド圧」とする。)を検出し、ブームボトム圧センサS7Bはブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(以下、「ブームボトム圧」とする。)を検出する。アームロッド圧センサS8Rはアームシリンダ8のロッド側油室の圧力(以下、「アームロッド圧」とする。)を検出し、アームボトム圧センサS8Bはアームシリンダ8のボトム側油室の圧力(以下、「アームボトム圧」とする。)を検出する。エンドアタッチメントロッド圧センサS9Rはエンドアタッチメントシリンダ9のロッド側油室の圧力(以下、「エンドアタッチメントロッド圧」とする。)を検出し、エンドアタッチメントボトム圧センサS9Bはエンドアタッチメントシリンダ9のボトム側油室の圧力(以下、「エンドアタッチメントボトム圧」とする。)を検出する。
 グラップル回転角度センサS10は、グラップル6に取り付けられ、回転軸6d回りのグラップル6の回転角度を検出する。グラップル回転角度センサS10は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。グラップル回転角度センサS10によるグラップル6の回転角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 測位装置P1は、上部旋回体3の位置及び向きを測定する。測位装置P1は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)コンパスであり、上部旋回体3の位置及び向きを検出し、上部旋回体3の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。また、測位装置P1の機能のうちの上部旋回体3の向きを検出する機能は、上部旋回体3に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。
 通信装置T1は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置T1は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、4G(4th Generation)、5G(5th Generation)等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。
 マシンガイダンス部50は、例えば、マシンガイダンス機能に関する作業機械100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、例えば作業情報を、表示装置40や音声出力装置43等を通じて、オペレータに伝える。マシンガイダンス部50は、表示装置40、音声出力装置43等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置26を通じた作業機械100の操作をガイドする。
 また、マシンガイダンス部50は、例えば、マシンコントロール機能に関する作業機械100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、グラップル角度制御部51を有する。グラップル角度制御部51は、回転油圧モータ6cを制御して、グラップル6の把持部(爪6a)を回転動作させることができる。
[搬送物重量処理部60]
 次に、図3を参照して、第1実施形態に係る作業機械100の搬送物重量検出機能に関する構成の詳細について説明する。図3は、第1実施形態に係る作業機械100のうちの搬送物重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。
 図3で前述したように、コントローラ30は、グラップル6で把持され搬送される搬送物Wの重量を検出する機能に関する機能部として、搬送物重量処理部60を含む。
 搬送物重量処理部60は、搬送物重量算出部61と、最大積載量検出部62と、加算積載量算出部63と、残積載量算出部64と、を有する。
 搬送物重量算出部61は、グラップル6で搬送される搬送物Wの重量を算出する。搬送物重量算出部61は、ブームシリンダ7の推力に基づいて、搬送物Wの重量を算出する。搬送物重量算出部61は、作業機械100のグラップル6の把持部(爪6a)によって丸太材(木材)等の長尺の搬送物Wを把持した状態で搬送物Wの重量を算出する。なお、搬送物重量算出部61における搬送物Wの重量の算出方法は、後述する。
 最大積載量検出部62は、搬送物Wを積み込む対象のダンプトラック(図示せず)の最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部62は、撮像装置S6で撮像された画像に基づいて、搬送物Wを積み込む対象のダンプトラックを特定する。次に、最大積載量検出部62は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部62は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種(サイズ等)を判定する。最大積載量検出部62は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有しており、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。なお、入力装置42によってダンプトラックの最大積載量、車種等が入力され、最大積載量検出部62は、入力装置42の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。
 加算積載量算出部63は、ダンプトラックの荷台に積載された搬送物Wの合計重量を算出する。即ち、グラップル6によってダンプトラックの荷台に搬送物Wが積み込みされるごとに、加算積載量算出部63は、搬送物重量算出部61で算出されたグラップル6で搬送される搬送物Wの重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された搬送物Wの合計重量(加算積載量)を算出する。なお、搬送物Wを積み込む対象のダンプトラックが新しいダンプトラックとなった場合には、加算積載量はリセットされる。
 残積載量算出部64は、最大積載量検出部62で検出したダンプトラックの最大積載量と、加算積載量算出部63で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な搬送物Wの残りの重量である。
 表示装置40には、搬送物重量算出部61で算出されたグラップル6で把持され搬送される搬送物Wの重量、最大積載量検出部62で検出されたダンプトラックの最大積載量、加算積載量算出部63で算出されたダンプトラックの加算積載量(荷台に積載された搬送物Wの合計重量)、残積載量算出部64で算出されたダンプトラックの残積載量(積載可能な搬送物Wの残りの重量)が表示されてもよい。
 なお、加算積載量が最大積載量を超えた場合、表示装置40に警告が出るように構成されていてもよい。また、算出されたグラップル6で把持され搬送される搬送物Wの重量が残積載量を超える場合、表示装置40に警告が出るように構成されていてもよい。なお、警告は、表示装置40に表示される場合に限られず、音声出力装置43による音声出力であってもよい。これにより、ダンプトラックの最大積載量を超えて搬送物Wが積載されることを防止することができる。
[搬送物重量算出部61]
 次に、図4を用いて、ブームシリンダ7の推力に基づいて、グラップル6で把持され搬送される搬送物Wの重量を算出する搬送物重量算出部61におけるグラップル6で把持され搬送される搬送物Wの重量を算出する方法について説明する。
 図4は、搬送物重量算出部61の処理を説明するブロック線図である。搬送物重量算出部61は、トルク算出部71と、慣性力算出部72と、遠心力算出部73と、静止時トルク算出部74と、搬送物重心距離算出部75と、重量換算部76と、を有している。
 トルク算出部71は、ブーム4のフートピン回りのトルク(検出トルク)を算出する。ブームシリンダ7の作動油の圧力(ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7B)に基づいて算出される。
 慣性力算出部72は、慣性力によるブーム4のフートピン回りのトルク(慣性項トルク)を算出する。慣性項トルクは、ブーム4のフートピン周りの角加速度とブーム4の慣性モーメントに基づいて算出される。ブーム4のフートピン周りの角加速度や慣性モーメントは姿勢センサ(例えば、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、エンドアタッチメント角度センサS3、機体傾斜センサS4、旋回状態センサS5)の出力に基づいて算出される。
 遠心力算出部73は、コリオリ及び遠心力によるブーム4のフートピン回りのトルク(遠心項トルク)を算出する。遠心項トルクは、ブーム4のフートピン周りの角速度とブーム4の重量に基づいて算出される。ブーム4のフートピン周りの角速度は姿勢センサの出力に基づいて算出される。ブーム4の重量は既知である。
 静止時トルク算出部74は、トルク算出部71の検出トルク、慣性力算出部72の慣性項トルク、遠心力算出部73の遠心項トルクに基づいて、アタッチメント静止時におけるブーム4のフートピン回りのトルクである静止トルクτを算出する。ここで、ブーム4のフートピン回りのトルクの式を式(1)に示す。なお、式(1)の左辺のτは検出トルクを示し、右辺の第1項は慣性項トルクを示し、右辺の第2項は遠心項トルクを示し、右辺の第3項は静止トルクτを示す。
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 式(1)に示すように、検出トルクτから慣性項トルク及び遠心項トルクを減算することにより、静止トルクτを算出することができる。これにより、第1実施形態では、ブーム等のピン周りの回動動作により生じる影響を補償することができる。
 搬送物重心距離算出部75は、ブーム4のフートピンからグラップル6で把持された搬送物Wの重心までの作業機械100(上部旋回体3)の正面方向における水平距離(正面方向の重心距離)を算出する。なお、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向とは、アタッチメントが伸縮する方向(図1及び後述する図6の+X方向)である。換言すれば、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向とは、回動動作するブーム4の回動軸(ブーム4のフートピン)を法線とする平面と、水平面との交線で規定される向きである。なお、搬送物重心距離算出部75における正面方向の重心距離を算出する方法については、後述する。
 重量換算部76は、静止時トルク算出部74で算出した静止トルクτ及び搬送物重心距離算出部75で算出した正面方向の重心距離に基づいて、搬送物Wの重量を算出する。搬送物Wの重量は、例えば、静止時トルク算出部74で算出した静止トルクτからグラップル6が搬送物Wを把持していないときのトルクを引いたトルクを、搬送物重心距離算出部75で算出した正面方向の重心距離で割ることで算出することができる。
 このように、搬送物重量算出部61は、ブーム4の動作時における慣性項、遠心項を補償して、搬送物Wの重量を算出することができる。
 次に、搬送物重心距離算出部75において、ブーム4のフートピンからグラップル6で把持された搬送物Wの重心までの作業機械100(上部旋回体3)の正面方向における水平距離(正面方向の重心距離)を算出する方法について、図5から図6を用いて説明する。
 図5は、搬送物Wの重心位置を調整する調整動作を説明する構成ブロック図である。図6は、長尺の搬送物Wを把持した作業機械100の平面図である。
 図5に示すように、コントローラ30には、グラップル回転角度センサS10で検出されたグラップル6の回転角度が入力される。コントローラ30は、マシンガイダンス部50のグラップル角度制御部51を有する。グラップル角度制御部51は、図2に示すように、比例弁31を制御して、コントロールバルブ17の制御弁178を制御することができるように構成されている。これにより、グラップル角度制御部51は、回転油圧モータ6cの動作を制御することができる。
 次に、搬送物Wの重量を算出する動作について説明する。
 まず、オペレータは、操作装置26を操作して、グラップル6で長尺の搬送物Wを把持し、持ち上げる。ここで、グラップル6で搬送物Wを把持した状態での搬送物Wの一例を図6において破線で図示する。グラップル6で搬送物Wを把持する位置は、搬送物Wの長手方向中央とは限らず、図6の破線に示すように、搬送物Wの長手方向のどちらか一方に片寄った位置で把持している。このため、搬送物Wの重心位置WGは定まらない。
 次に、オペレータは、グラップルに対する操作装置26を操作し、グラップルを回転させる。グラップル角度制御部51は、グラップル回転角度センサS10で検出されたグラップル6の回転角度に基づいて長尺の搬送物Wの長手方向を検出し、グラップル6の把持部を所定の回転位置へ回転させる。
 ここでは、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となるように、グラップル6の把持部を回転させる。換言すれば、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、作業機械100(上部旋回体3)の車幅方向となるように、グラップル6の把持部を回転させる。さらに換言すれば、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、回動動作するブーム4の回動軸(ブーム4のフートピン)と平行な方向となるように、グラップル6の把持部を回転させる。
 回転後の搬送物Wを実線で示す。図6に示すように、グラップル6で搬送物Wを把持する位置が搬送物Wの長手方向のどちらか一方に片寄っていても、ブーム4のフートピンからグラップル6で把持された搬送物Wの重心位置WGまでの作業機械100(上部旋回体3)の正面方向における水平距離(正面方向の重心距離)L1を定めることができる。
 これにより、搬送物重心距離算出部75(図4参照)は、姿勢センサ(例えば、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、エンドアタッチメント角度センサS3、機体傾斜センサS4、旋回状態センサS5)の出力に基づいて、正面方向の重心距離L1を算出することができる。
 次に、オペレータは、操作装置26を操作して、ブーム4を上げる。即ち、ブーム4のフートピンを回動軸として、ブーム4を回動動作させる。そして、ブーム上げの際、搬送物重量処理部60(搬送物重量算出部61)は、搬送物Wの重量を算出する(図4参照)。なお、グラップル6で搬送物Wを把持する位置から搬送物Wの重心位置WGまでの距離L2は、ブーム上げ時のトルクに影響を与えない。また、搬送物重量処理部60は、所定の制御周期で搬送物Wの重量を算出し、把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となったときに算出した重量を搬送物Wの重量として採用してもよい。
 以上、第1実施形態の作業機械100における搬送物Wの重量算出方法によれば、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向の向きを正面方向に対して直角となる向きにすることにより、正面方向の重心距離L1を精度よく算出することができる。また、搬送物重量算出部61は、精度よく算出された正面方向の重心距離L1を用いることにより、搬送物Wの重量を精度よく算出することができる。よって、本実施形態の作業機械100によってダンプトラックに搬送物Wを積み込む際、ダンプトラックの過積載や積載不足を低減し、ダンプトラックによる輸送性を向上させることができる。
 なお、グラップル角度制御部51は、グラップル回転角度センサS10で検出されたグラップル6の回転角度に基づいて長尺の搬送物Wの長手方向を検出し、グラップル6の把持部を所定の回転位置へ回転させるものとして説明したが、これに限られるものではない。
 第2実施形態の作業機械100において、作業機械100の前方を撮像するカメラS6Fでグラップル6に把持された長尺の搬送物Wを撮像する。グラップル角度制御部51は、撮像された搬送物Wの画像に基づいて長尺の搬送物Wの長手方向を検出し、グラップル6の把持部を所定の回転位置へ回転させる構成であってもよい。なお、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wを撮像するカメラは、キャビン10の天井や内部に設けられるカメラS6Fに限られるものではなく、例えば、アーム5に取り付けられるカメラであってもよい。
 これにより、搬送物重心距離算出部75(図4参照)は、姿勢センサの出力に基づいて、正面方向の重心距離L1(図6参照)を算出することができる。そして、ブーム上げの際、搬送物重量処理部60(搬送物重量算出部61)は、搬送物Wの重量を算出する(図4参照)。
 第2実施形態の作業機械100における搬送物Wの重量算出方法によれば、第1実施形態の重量算出方法と同様に、正面方向の重心距離L1を精度よく算出することができ、搬送物Wの重量を精度よく算出することができる。
 第3実施形態の作業機械100において、搬送物Wを回転軸6d回りに回転させた際の遠心力によるトルクの変動(ブームシリンダ7の作動油の圧力の変動)に基づいて長尺の搬送物Wの長手方向を検出し、グラップル6の把持部を所定の回転位置へ回転させる構成であってもよい。図7A及び図7Bは、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向を検出する方法を説明する図である。
 図7Aに示すように、グラップル6で搬送物Wを把持した状態で、グラップル角度制御部51は、回転油圧モータ6cを制御して、グラップル6の把持部を回転軸6d回りに回転させる。(破線矢印参照)。そして、グラップル6の把持部を回転させている間、搬送物重量算出部61のトルク算出部71で、ブーム4のフートピン回りのトルク(検出トルク)を算出する。
 ここで、図7Aにおいて、回転中の搬送物Wの例を搬送物W~Wで示す。また、搬送物W~Wにおける遠心力の向きを実線矢印で示す。
 搬送物Wに示す回転位置において、遠心力は+X方向を向いている。このため、トルク算出部71で算出されるトルクは、遠心力の+X方向成分によって大きくなる。また、搬送物Wに示す回転位置において、遠心力の+X方向成分は搬送物Wに示す回転位置と比較して減少し、トルク算出部71で算出されるトルクも搬送物Wに示す回転位置と比較して減少する。また、搬送物Wに示す回転位置において、遠心力の+X方向成分はゼロとなり、トルク算出部71で算出されるトルクも搬送物Wに示す回転位置と比較して減少する。また、搬送物Wに示す回転位置において、遠心力は-X方向成分を持ち、トルク算出部71で算出されるトルクも搬送物Wに示す回転位置と比較して減少する。そして、搬送物Wに示す回転位置から180°回転した位置(図示せず)において、遠心力は-X方向を向き、トルク算出部71で算出されるトルクも搬送物Wに示す回転位置と比較して減少する。
 図7Bは、グラップル6の把持部を回転させた際のトルク算出部71で算出したトルクτの変動を示すグラフである。横軸は時間を示し、縦軸は、トルク算出部71で算出したトルクτを示す。
 図7Bに示すように、グラップル6の把持部を回転させ、搬送物Wを回転軸6d回りに回転させることにより、トルク算出部71で算出したトルクτは、最大値τmaxと最小値τminとの間を変動する。また、搬送物Wに示す回転位置において最大値τmaxとなり、搬送物Wに示す回転位置から180°回転した位置において最小値τminとなる。そして、最大値τmaxと最小値τminとの中央値τmedにおいて、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となる。このように、搬送物Wを回転軸6d回りに回転させた際の遠心力によるトルクの変動に基づいて長尺の搬送物Wの長手方向を検出することができる。
 グラップル角度制御部51は、グラップル6の把持部を回転させ、トルク算出部71で算出されるトルクτの最大値τmaxと最小値τminを取得する。そして、グラップル角度制御部51は、トルク算出部71で算出されるトルクτが中央値τmedにとなる回転位置でグラップル6の把持部の回転を停止させる。これにより、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角とすることができる。
 また、グラップル回転角度センサS10も併用してもよい。即ち、グラップル角度制御部51は、グラップル6の把持部を回転させ、グラップル回転角度センサS10で検出される回転角とトルク算出部71で算出されるトルクτとの関係を取得するとともに、トルクτの最大値τmaxと最小値τminを取得する。そして、グラップル角度制御部51は、トルク算出部71で算出されるトルクτが中央値τmedにとなる回転角を特定し、特定した回転角までグラップル6の把持部を回転させる。これにより、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角とすることができる。
 これにより、搬送物重心距離算出部75(図4参照)は、姿勢センサの出力に基づいて、正面方向の重心距離L1(図6参照)を算出することができる。そして、ブーム上げの際、搬送物重量処理部60(搬送物重量算出部61)は、搬送物Wの重量を算出する(図4参照)。
 第3実施形態の作業機械100における搬送物Wの重量算出方法によれば、第1実施形態の重量算出方法と同様に、正面方向の重心距離L1を精度よく算出することができ、搬送物Wの重量を精度よく算出することができる。
 次に、第4実施形態の作業機械100における長尺の搬送物Wの重量を算出する方法について説明する。図8は、第4実施形態の作業機械100における搬送物重量算出部61の処理を説明するブロック線図である。
 第4実施形態の作業機械100における搬送物重量算出部61は、トルク算出部71と、慣性力算出部72と、遠心力算出部73と、静止時トルク算出部74と、搬送物重心距離算出部75と、重量換算部76と、直角状態推定部77と、を有している。
 ここで、第1~第3実施形態の作業機械100では、グラップル6で長尺の搬送物Wを把持し、長尺の搬送物Wの長手方向が作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となるようにグラップル6の把持部を回転させた後、ブーム上げ動作を行い、ブーム上げ中に搬送物Wの重量を算出する。
 これに対し、第4実施形態の作業機械100では、グラップル6で長尺の搬送物Wを把持した後、グラップル6の把持部を回転させるとともにブーム上げ動作を行い、ブーム上げ中に搬送物Wの重量を算出する。
 トルク算出部71、慣性力算出部72、遠心力算出部73、静止時トルク算出部74は、第1実施形態の作業機械100(図4参照)と同様であり、重複する説明を省略する。
 ここで、静止時トルク算出部74で算出される静止時トルクτは、搬送物Wを回転軸6d回りに回転させた際の遠心力により変動する。
 直角状態推定部77は、静止時トルク算出部74で算出された静止時トルクτに基づいて、搬送物Wの長手方向が作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となるように状態を推定し、その際の静止時トルクを出力する。ここでは、直角状態推定部77は、変動する静止時トルクτの最大値及び最小値を取得し、静止時トルクτが最大値と最小値との中央値となる時点で、搬送物Wの長手方向が作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となるものとして推定する。
 また、搬送物重心距離算出部75は、搬送物Wの長手方向が作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となると推定した時点における姿勢センサの出力に基づいて、正面方向の重心距離L1(図6参照)を算出する。
 そして、重量換算部76は、搬送物Wの長手方向が作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となると推定した時点における静止時トルクτと正面方向の重心距離L1に基づいて搬送物Wの重量を算出する。このように、重量換算部76は、ブーム上げ動作を行う推力に基づいて、搬送物Wが所定の回転位置へ回転したか否かを推定し、搬送物Wが所定の回転位置へ回転した際のブーム上げ推力に基づいて、搬送物Wの重量を算出する。
 第4実施形態の作業機械100における搬送物Wの重量算出方法によれば、第1実施形態の重量算出方法と同様に、正面方向の重心距離L1を精度よく算出することができ、搬送物Wの重量を精度よく算出することができる。また、ブーム上げ動作前にグラップル6の把持部を回転させる動作を不要とすることができるので、作業機械100による搬送作業の作業性を向上させることができる。また、搬送物重量処理部60は、所定の制御周期で搬送物Wの重量を算出し、把持された長尺の搬送物Wの長手方向が、作業機械100(上部旋回体3)の正面方向(+X方向)に対して直角となったと推定されたときに算出した重量を搬送物Wの重量として採用してもよい。
 次に、第5実施形態の作業機械100における長尺の搬送物Wの重量を算出する方法について説明する。図9は、第5実施形態の作業機械100における搬送物重量算出部61の処理を説明するブロック線図である。
 第5実施形態の作業機械100における搬送物重量算出部61は、トルク算出部71と、慣性力算出部72と、遠心力算出部73と、静止時トルク算出部74と、重量換算部76と、重心位置推定部78と、を有している。
 第5実施形態の作業機械100において、作業機械100の前方を撮像するカメラS6Fでグラップル6に把持された長尺の搬送物Wを撮像する。
 重心位置推定部78は、撮像された搬送物Wの画像に基づいて、搬送物Wの長手方向の全長、搬送物Wの端部からグラップル6で把持する位置までの距離、回転軸6d回りにおける搬送物Wの長手方向の回転角を検出する。また、グラップル6の位置は、姿勢センサの出力に基づいて算出することができる。また、搬送物Wの長手方向の中心位置を搬送物Wの重心位置とする。
 これにより、重心位置推定部78は、搬送物Wの重心位置を推定することができる。また、重心位置推定部78は、推定した搬送物Wの重心位置に基づいて、ブーム4のフートピンからグラップル6で把持された搬送物Wの重心位置WGまでの作業機械100(上部旋回体3)の正面方向における水平距離(正面方向の重心距離)を推定することができる。
 そして、重量換算部76は、静止時トルク算出部74で算出した静止トルクτ及び重心位置推定部78で推定した正面方向の重心距離に基づいて、搬送物Wの重量を算出する。
 第5実施形態の作業機械100における搬送物Wの重量算出方法によれば、正面方向の重心距離を推定することができ、搬送物Wの重量を精度よく算出することができる。また、ブーム上げ動作前及びブーム上げ動作中にグラップル6の把持部を回転させる動作を不要とすることができるので、作業機械100による搬送作業の作業性を向上させることができる。
 次に、第6実施形態の作業機械100における長尺の搬送物Wの重量を算出する方法について説明する。
 第6実施形態の作業機械100における搬送物重量算出部61は、第5実施形態の搬送物重量算出部61(図9参照)と同様に、トルク算出部71と、慣性力算出部72と、遠心力算出部73と、静止時トルク算出部74と、重量換算部76と、重心位置推定部78と、を有している。
 ここで、第6実施形態の作業機械100において、作業機械100の前方を撮像するカメラS6Fでグラップル6に把持された長尺の搬送物Wを撮像する。コントローラ30は、撮像された搬送物Wの画像に基づいて、搬送物Wの長手方向の全長を取得する。また、グラップル6には、爪6aの開閉角を検出する角度センサ(図示せず)が設けられている。コントローラ30は、この角度センサに基づいて、グラップル6の把持部に把持される搬送物Wの直径を推定する。また、コントローラ30は、撮像された搬送物Wの画像に基づいて、搬送物Wの材質を推定する。なお、材質はオペレータによって入力されてもよい。また、記憶装置47には、材質と密度とを対応付けしたテーブルを備えている。これにより、コントローラ30は、搬送物Wの長手方向の全長、搬送物Wの直径、材質(密度)に基づいて、搬送物Wの仮の重量を算出する。
 また、コントローラ30(グラップル角度制御部51)は、回転油圧モータ6cを制御して、グラップル6に把持された長尺の搬送物Wを回転軸6d回りに回転させる。
 重心位置推定部78は、算出された搬送物Wの仮の重量と、回転油圧モータ6cで搬送物Wを回転させる際の回転トルクに基づいて、搬送物Wの重心位置を推定する。また、重心位置推定部78は、推定した搬送物Wの重心位置に基づいて、ブーム4のフートピンからグラップル6で把持された搬送物Wの重心位置WGまでの作業機械100(上部旋回体3)の正面方向における水平距離(正面方向の重心距離)を推定することができる。
 そして、重量換算部76は、静止時トルク算出部74で算出した静止トルクτ及び重心位置推定部78で推定した正面方向の重心距離に基づいて、搬送物Wの重量を算出する。
 第6実施形態の作業機械100における搬送物Wの重量算出方法によれば、正面方向の重心距離を推定することができ、搬送物Wの重量を精度よく算出することができる。また、第6実施形態の重量算出方法では、ブーム上げ時の搬送物Wの回転角に制限がない。これにより、作業機械100による搬送作業の作業性を向上させることができる。
 以上、作業機械100の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
 搬送物重量処理部60(搬送物重量算出部61)は、図2,図3及び図5等に示すように、作業機械100のコントローラ30に設けられるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、作業機械100とは別に設けられる管理装置(作業機械の支援システム)に搬送物重量処理部60(搬送物重量算出部61)が設けられる構成であってもよい。
 この構成において、作業機械100は、通信装置T1を介して、各種センサで検出した検出値を管理装置に送信する。管理装置の搬送物重量処理部60(搬送物重量算出部61)は、各種センサの検出値に基づいて、車両に積載された搬送物の積載重量を算出する。その他の構成は、作業機械100のコントローラ30に搬送物重量処理部60(搬送物重量算出部61)が設けられた場合と同様であり、重複する説明を省略する。
 また、遠隔操作型の作業機械100に適用されてもよい。この場合、通信装置T1の無線通信を介して、作業機械100のコントローラ30と遠隔操作室との間で情報を送受信するように構成される。これにより、無線通信を介して、作業機械100に接続される遠隔操作室の運転席に着座する遠隔操作者の操作に基づいて、作業機械100が動作する。
 本願は、2021年3月31日に出願した日本国特許出願2021-060109号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
W     搬送物
100   作業機械
4     ブーム
5     アーム
6     グラップル
6a    爪
6b    グラップル開閉シリンダ
6c    回転油圧モータ
6d    回転軸
7     ブームシリンダ
8     アームシリンダ
9     エンドアタッチメントシリンダ
30    コントローラ
60    搬送物重量処理部
61    搬送物重量算出部
62    最大積載量検出部
63    加算積載量算出部
64    残積載量算出部
71    トルク算出部
72    慣性力算出部
73    遠心力算出部
74    静止時トルク算出部
75    搬送物重心距離算出部
76    重量換算部
77    直角状態推定部
78    重心位置推定部
S1    ブーム角度センサ
S2    アーム角度センサ
S3    エンドアタッチメント角度センサ
S4    機体傾斜センサ
S5    旋回状態センサ
S6    撮像装置
S7R   ブームロッド圧センサ
S7B   ブームボトム圧センサ
S10   グラップル回転角度センサ

Claims (8)

  1.  上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、
     前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、
     前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、
     前記把持部の所定の回転位置における前記搬送物の重量を算出する、
    作業機械。
  2.  前記把持部の回転位置を検出するセンサを備え、
     前記センサに基づいて前記把持部を所定の回転位置へ回転させる、
    請求項1に記載の作業機械。
  3.  前記把持部を撮像する撮像装置を備え、
     前記撮像装置で撮像された画像に基づいて前記搬送物の回転位置を検出し、前記把持部を所定の回転位置へ回転させる、
    請求項1に記載の作業機械。
  4.  前記把持部を回転させた際の前記アタッチメントを回動動作するトルクの変化に基づいて前記搬送物の回転位置を検出し、前記把持部を所定の回転位置へ回転させる、
    請求項1に記載の作業機械。
  5.  上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、
     前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、
     前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、
     前記把持部を回転させるとともに、前記アタッチメントを回動動作させ、
     前記アタッチメントを回動動作する推力に基づいて、前記把持部が所定の回転位置へ回転したか否かを推定し、
     前記把持部が所定の回転位置へ回転した際の前記アタッチメントの前記推力に基づいて、前記搬送物の重量を算出する、
    作業機械。
  6.  上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、
     前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、
     前記搬送物の重心位置を推定する重心位置推定部と、
     推定された前記重心位置及び前記アタッチメントを回動動作する推力に基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える、
    作業機械。
  7.  上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、
     前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、
     前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、
     前記搬送物重量算出部は、前記把持部によって長尺の前記搬送物を把持した状態で前記搬送物の重量を算出する、
    作業機械。
  8.  上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、を備える作業機械の支援システムであって、
     前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、
     前記搬送物重量算出部は、前記作業機械の前記把持部によって長尺の前記搬送物を把持した状態で前記搬送物の重量を算出する、
    作業機械の支援システム。
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