(57)【要約】【課題】バケット内の積荷の重さが変わってもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止し、かつ標準仕様以外のバケットを使用した場合でもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止できるようにする。【解決手段】センサ１５，１６でブームシリンダボトム圧とブームの角度を検出し、相対圧力比演算部２２ｂで、ブームの角度に基づいて定格最小積荷荷重時のブームボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームボトム圧とを演算し、両ブームボトム圧に対するブームシリンダボトム圧の比である相対圧力比を演算し、補正角度演算部２２ｅで、その相対圧力比に基づいて補正角度を演算し、停止位置制御部２２ｇで、補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算し、ブーム角度がその停止指令角度に達すると停止信号を出力してブーム１１２を停止させる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームの先端に作業具を装着し、ブームシリンダを駆動してブームを上下動させて作業を行う作業機のブーム下げ制御方法において、
前記ブームシリンダのボトム圧と前記ブームの角度を検出し、
前記検出したブームの角度に基づいてそのブームの角度に応じた定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧とを求め、
この定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧及び定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧に対する前記検出したブームシリンダのボトム圧の比である相対圧力比を計算し、
この相対圧力比に基づいて前記ブームを停止設定角度に停止させるための補正角度を演算し、
この補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算し、
前記ブームの角度が前記停止指令角度に達すると停止信号を出力して前記ブームを停止させることを特徴とする作業機のブーム下げ制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の作業機のブーム下げ制御方法において、
前記停止設定角度より所定角度手前に補正角度決定角度を設定し、前記検出したブームの角度が前記補正角度決定角度に達したときの前記補正角度と停止設定角度に基づいて前記停止指令角度を演算することを特徴とする作業機のブーム下げ制御方法。
【請求項３】
ブームの先端に作業具を装着し、ブームシリンダを駆動してブームを上下動させて作業を行う作業機のブーム下げ制御装置において、
前記ブームシリンダのボトム圧を検出する第１検出手段と、
前記ブームの角度を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段で検出したブームの角度に基づいてそのブームの角度に応じた定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧とを演算し、この定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧及び定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧に対する前記第１検出手段で検出したブームシリンダのボトム圧の比である相対圧力比を演算する第１演算手段と、
前記相対圧力比に基づいて前記ブームを停止設定角度に停止させるための補正角度を演算する第２演算手段と、
前記補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算し、前記ブームの角度が前記停止指令角度に達すると停止信号を出力して前記ブームを停止させる停止位置制御手段とを備えることを特徴とする作業機のブーム下げ制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の作業機のブーム下げ制御装置において、
前記第１演算手段は、前記相対圧力比を、前記定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧との差に対する前記検出したブームのボトム圧と定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧との差の比の値として求めることを特徴とする作業機のブーム下げ制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の作業機のブーム下げ制御装置において、
前記第３演算手段は、前記停止設定角度より所定角度手前に補正角度決定角度を設定し、前記検出したブームの角度が前記補正角度決定角度に達したときの前記補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算することを特徴とする作業機のブーム下げ制御装置。
【請求項６】
請求項３記載の作業機のブーム下げ制御装置において、
前記ブームシリンダに供給される作動油の温度を検出する第３検出手段を更に備え、
前記第２演算手段は、前記第３検出手段で検出した作動油の温度に応じて前記補正角度を補正することを特徴とする作業機のブーム下げ制御装置。
【請求項７】
請求項３記載の作業機のブーム下げ制御装置において、
前記第１検出手段の故障を検出する故障判定手段を更に備え、
前記第１演算手段は、前記第１検出手段の故障が検出されると、最大積荷荷重時又はそれよりも重い積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧を用いて前記相対圧力比を演算し、前記ブームの停止位置が前記停止設定角度を下回らないようにすることを特徴とする作業機のブーム下げ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイルローダー等の作業機のブーム操作に係わり、特にブーム下げ操作において、ブームを予め設定した位置に自動停止させる作業機のブーム下げ操作制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機の一例であるホイルローダーにおいては、自動的にブームを停止させるため、一般的にブームに取り付けられた近接センサによりブームの接近を検出し、予め設定された所定位置でブームを停止させていた。また、角度センサを用い、任意に停止位置を設定できる制御を行っているものもある。
【０００３】
特許第３３１９８４０号公報には、作業現場に合わせてオペレータがブームの目標停止角度を任意に設定し、回動操作を停止するブームの角度と目標停止角度との差を、ブームの回動速度に応じて変えるブーム下げ操作制御方法が提案されている。このものでは、フルスピード時の角速度に対する実際のブーム角速度の割合を計算し、この割合に対応する停止指令位置を計算し、ブームを停止させる制御を行う。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１９８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近接センサを用いる方法では、任意の位置でブームを停止させるためには、近接センサの位置を変更することが必要であった。また、角度センサを用い、任意に停止位置を設定できる制御を行うものでは、そのような問題はないが、バケット内の積み荷の重さにより、設定した角度よりも下で停止するという問題がある。
【０００６】
特許第３３１９８４０号公報記載のブーム下げ操作制御方法では、フルスピード時の角速度に対する実際のブーム角速度の割合を計算し、この割合に対応する停止指令位置を計算し、ブームを停止させる制御を行うことで、バケット内の積荷の重さが変わっても、その変化をブームの回動速度の変化で検出し、ブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止している。しかし、この従来技術では、フルスピード時の角速度の設定は標準仕様のバケットによる最大積載荷重（定格最大積載荷重）での角速度として与えざるを得ないため、ユーザが標準仕様以外のバケットを使用した場合は対応できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、バケット内の積荷の重さが変わってもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止するとともに、標準仕様以外のバケットを使用した場合でもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができる作業機のブーム下げ制御方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、ブームの先端に作業具を装着し、ブームシリンダを駆動してブームを上下動させて作業を行う作業機のブーム下げ制御方法において、前記ブームシリンダのボトム圧と前記ブームの角度を検出し、前記検出したブームの角度に基づいてそのブームの角度に応じた定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧とを求め、この定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧及び定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧に対する前記検出したブームシリンダのボトム圧の比である相対圧力比を計算し、この相対圧力比に基づいて前記ブームを停止設定角度に停止させるための補正角度を演算し、この補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算し、前記ブームの角度が前記停止指令角度に達すると停止信号を出力して前記ブームを停止させるものとする。
【０００９】
これによりバケット内の積荷の重さ変わった場合は、そのことがブームシリンダのボトム圧の変化として現れ、そのブームシリンダのボトム圧の変化に応じて補正角度も変化し停止指令角度も変化するため、バケット内の積荷の重さが変わってもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができる。
【００１０】
また、定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧及び定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧に対する検出したブームシリンダのボトム圧の比を相対圧力比として計算し、この相対圧力比に基づいてブームを停止設定角度に停止させるための補正角度を演算するため、標準仕様以外のバケットを使用した場合でも相対圧力比を計算して補正角度を求めることができるようになり、標準仕様以外のバケットを使用した場合でもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができる。
【００１１】
更に、検出したブームの角度に基づいてそのブームの角度に応じた定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧とを求めることにより、同じ積荷荷重におけるブームの角度の違いによるブームシリンダのボトム圧の変化を補正して正確な補正角度を演算し、精度良くブームを停止設定角度に停止させることができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記停止設定角度より所定角度手前に補正角度決定角度を設定し、前記検出したブームの角度が前記補正角度決定角度に達したときの前記補正角度と停止設定角度に基づいて前記停止指令角度を演算する。
【００１３】
（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、ブームの先端に作業具を装着し、ブームシリンダを駆動してブームを上下動させて作業を行う作業機のブーム下げ制御装置において、前記ブームシリンダのボトム圧を検出する第１検出手段と、前記ブームの角度を検出する第２検出手段と、前記第２検出手段で検出したブームの角度に基づいてそのブームの角度に応じた定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧とを演算し、この定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧及び定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧に対する前記第１検出手段で検出したブームシリンダのボトム圧の比である相対圧力比を演算する第１演算手段と、前記相対圧力比に基づいて前記ブームを停止設定角度に停止させるための補正角度を演算する第２演算手段と、前記補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算し、前記ブームの角度が前記停止指令角度に達すると停止信号を出力して前記ブームを停止させる停止位置制御手段とを備えるものとする。
【００１４】
これにより上記（１）で述べたように、バケット内の積荷の重さが変わってもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止するとともに、標準仕様以外のバケットを使用した場合でもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができる。
【００１５】
また、同じ積荷荷重におけるブームの角度の違いによるブームシリンダのボトム圧の変化を補正して正確な補正角度を演算し、精度良くブームを停止設定角度に停止させることができる。
【００１６】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記第１演算手段は、前記相対圧力比を、前記定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧との差に対する前記検出したブームのボトム圧と定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧との差の比の値として求める。
【００１７】
（５）また、上記（３）において、好ましくは、前記第３演算手段は、前記停止設定角度より所定角度手前に補正角度決定角度を設定し、前記検出したブームの角度が前記補正角度決定角度に達したときの前記補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算する。
【００１８】
（６）更に、上記（３）において、好ましくは、前記ブームシリンダに供給される作動油の温度を検出する第３検出手段を更に備え、前記第２演算手段は、前記第３検出手段で検出した作動油の温度に応じて前記補正角度を補正するこ。
【００１９】
（７）また、上記（３）において、好ましくは、前記第１検出手段の故障を検出する故障判定手段を更に備え、前記第１演算手段は、前記第１検出手段の故障が検出されると、最大積荷荷重時又はそれよりも重い積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧を用いて前記相対圧力比を演算し、前記ブームの停止位置が前記停止設定角度を下回らないようにする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バケット内の積荷の重さが変わってもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止するとともに、標準仕様以外のバケットを使用した場合でもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができる。
【００２１】
また、同じ積荷荷重におけるブームの角度の違いによるブームシリンダのボトム圧の変化を補正して正確な補正角度を演算し、精度良くブームを停止設定角度に停止させることができる。
【００２２】
また、本発明によれば、第１検出手段に故障が生じても、応急的にブーム下げ制御を用いた作業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。以下の説明は、作業機の一例であるホイルローダに本発明を適用した場合のものである。
【００２４】
図１はホイルローダーの外観を示す図である。ホイールローダ１００は、車体前部１０１と車体後部１０２とで構成され、車体前部１０１と車体後部１０２は、ステアリングシリンダ１０３により、車体後部１０２に対して車体前部１０１の向きが変わるように相対回動白在に連結されている。車体前部１０１にはフロント作業装置１０４と車輸１０５ａが設けられ、車体後部１０２には運転席１０６と車輸１０５ｂとが設けられ、運転席１０６には操作レバー１０７、ハンドル１０８等の操作手段や、モニタ１０９等の監視手段が設けられている。フロント作業装置１０４はバケット（作業具）１１１とブーム１１２からなり、バケット１１１はバケットシリンダ１１３の伸縮によりチルト・ダンプ動作し、ブーム１１２はブームシリンダ１１４の伸縮により上下に動作する。ブーム１１２とブームシリンダ１１４は支持部１１５にピン結合され、支持部１１５と共にリンク機構を構成している。
【００２５】
図２は、ホイールローダーに搭載される油圧駆動回路の一部を示す図であり、図３は、本発明のブーム下げ制御装置を含む車体制御装置のシステム構成を示す図である。
【００２６】
図２において、ホイールローダーの油圧駆動回路は、油圧ポンプ１２０及び方向切換弁１２１，１２２と、上記のアームシリンダ１１３及びブームシリンダ１１４とを有し、油圧ポンプ１２０から吐出された圧油は方向切換弁１２１，１２２を経由してアームシリンダ１１３及びブームシリンダ１１４に供給される。アーム用の方向切換弁１２１は図示しない操作レバー装置からの操作パイロット圧Ｐａ１，Ｐａ２により切り換え操作され、ブーム用の方向切換弁１２２は図３に示す操作レバー装置１３０からの操作パイロット圧Ｐｂ１，Ｐｂ２により切り換え操作される。
【００２７】
図３において、操作レバー装置１３０は操作レバー１３０ａを有し、操作レバー１３０ａの操作方向と操作量に応じて操作パイロット圧Ｐｂ１又はＰｂ２を生成し、出力する。また、操作レバー装置１３０には、ブーム下げ制御時に操作レバー１３０ａを操作位置に保持するための電磁石１３１とブーム上げ制御時に操作レバー１３０ａを操作位置に保持するための電磁石１３２とが設けられている。電磁石１３１，１３２はバッテリ１３３ａ，１３３ｂを電源としてコントローラユニット１０により制御される。
【００２８】
本実施の形態に係わる車体制御装置は、上記の電磁石１３１，１３２及びコントローラユニット１０と、ブーム下げ制御の実行・不実行を指示する制御実行スイッチ１１と、ブーム下げ制御のブーム１１２の停止位置を設定する停止位置設定スイッチ１２と、ブームシリンダ１１４のロッド側の圧力を検出するブームロッド圧センサ１４と、ブームシリンダ１１４のボトム側の圧力を検出するブームボトム圧センサ１５と、ブーム１１２の角度を検出するブーム角度センサ１６と、作動油の温度を検出する作動油温センサ１７とを備えている。制御実行スイッチ１１及び停止位置設定スイッチ１２からの信号及びブームロッド圧センサ１４、ブームボトム圧センサ１５、ブーム角度センサ１６、作動油温センサ１７からの信号はコントローラユニット１０に入力され、コントローラユニット１０は所定の演算処理を行い、電磁石１３１，１３２の励磁及び非励磁を制御する。
【００２９】
図４は、コントローラユニット１０の荷重演算及びブーム下げ制御に関する演算処理内容を示す機能ブロック図であり、図５はその演算処理内容をフローチャートで示す図である。
【００３０】
図４において、コントローラユニット１０は、ブーム荷重制御演算部２１とブーム下げ制御演算部２２とを備えている。ブーム荷重制御演算部２１は、ブームロッド圧エラー判定部２１ａ、ブームボトム圧エラー判定部２１ｂ、ブーム角エラー判定部２１ｃ、ブームロッド圧演算部２１ｄ、ブームボトム圧演算部２１ｅ、ブーム角度演算部２１ｆ、ブーム荷重演算部２１ｇを有している。ブーム下げ制御演算部２２は、積荷荷重データ記憶部２２ａ、相対圧力比演算部２２ｂ、補正角度記憶部２２ｃ、作動油温演算部２２ｄ、補正角度演算部２２ｅ、停止位置記憶部２２ｆ、停止位置制御部２２ｇ、ブーム停止信号出力部２２ｈ、作動油温エラー判定部２２ｉを有している。
【００３１】
以上において、ブームボトム圧センサ１５及びブームボトム圧演算部２１ｅはブームシリンダ１１４のボトム圧を検出する第１検出手段を構成し、ブーム角度センサ１６及びブーム角度演算部２１ｆはブーム１１２の角度を検出する第２検出手段を構成し、積荷荷重データ記憶部２２ａ及び相対圧力比演算部２２ｂは、上記第２検出手段で検出したブームの角度に基づいてそのブームの角度に応じた定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧とを演算し、この定格最小積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧及び定格最大積荷荷重時のブームシリンダのボトム圧に対する上記第１検出手段で検出したブームシリンダ１１４のボトム圧の比である相対圧力比を演算する第１演算手段を構成し、補正角度記憶部２２ｃ及び補正角度演算部２２ｅは、その相対圧力比に基づいてブーム１１２を停止設定角度に停止させるための補正角度を演算する第２演算手段を構成し、停止位置記憶部２２ｆ、停止位置制御部２２ｇ及びブーム停止信号出力部２２ｈは、前記補正角度と停止設定角度に基づいて停止指令角度を演算し、ブーム１１２の角度がその停止指令角度に達すると停止信号を出力してブーム１１２を停止させる停止位置制御手段を構成する。
【００３２】
また、作動油温センサ１７及び作動油温演算部２２ｄは、ブームシリンダ１１４に供給される作動油の温度を検出する第３検出手段を構成し、上記第２演算手段（補正角度記憶部２２ｃ及び補正角度演算部２２ｅ）は、その第３検出手段で検出した作動油の温度に応じて上記補正角度を補正する。
【００３３】
以下、上記各部分の機能の詳細を図５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３４】
まず、ブームロッド圧エラー判定部２１ａ、ブームボトム圧エラー判定部２１ｂ、ブーム角エラー判定部２１ｃ、作動油温エラー判定部２２ｉは、ブームロッド圧センサ１４、ブームボトム圧センサ１５、ブーム角度センサ１６、作動油温センサ１７の各種センサ信号を入力してブームロッド圧、ブームシリンダのボトム圧、ブーム角度、作動油温を測定し（ステップＳ１００〜Ｓ１３０）、それらの信号レベルが正常値範囲（例えば０．５〜４．５Ｖ）内であるかを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、それらの信号レベルが正常値範囲外であると判定されると、その回数をカウントし（ステップＳ１５０）、そのカウント数（カウンタ）が規定回数を超えたかどうかを判定し（ステップＳ１６０）、規定値を超えなければ測定をやり直し（ステップＳ１００〜Ｓ１３０）、規定値を超えればエラー発生処理を行う（ステップＳ１７０）。このエラー発生処理は、例えば、エラーの種類を示すコード信号を作成し、出力する処理である。
【００３５】
上記各判定部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ｉの判定で信号レベルが正常値範囲内であれば、ブームロッド圧演算部２１ｄ、ブームボトム圧演算部２１ｅ、ブーム角度演算部２１ｆ、作動油温演算部２２ｄにおいて、それぞれ、ブームロッド圧センサ１４、ブームボトム圧センサ１５、ブーム角度センサ１６、作動油温センサ１７の信号値に基づいてブームシリンダ１１４のロッド側の圧力、ブームシリンダ１１４のボトム側の圧力、ブーム１１２の角度、作動油の温度を演算する（ステップＳ１８０〜Ｓ２１０）。次いで、ブーム荷重演算部２１ｇにおいて、ブームロッド圧演算部２１ｄ、ブームボトム圧演算部２１ｅ、ブーム角度演算部２１ｆで演算した値に基づいてブーム１１２の荷重を演算する（ステップＳ２２０）。この計算方法は公知であり、説明は省略する。その演算結果は、適当な表示手段に表示される。
【００３６】
また、相対圧力比演算部２２ｂにおいて、上記のブームシリンダ１１４のボトム側の圧力（以下、ブームボトム圧という）とブーム１１２の角度（以下、ブーム角度という）の演算結果と、積荷荷重データ記憶部２２ａに記憶した積荷荷重データとからブームボトム圧の相対圧力比を演算し（ステップＳ２３０）、補正角度演算部２２ｅにおいて、相対圧力比に対するブーム下げ制御の補正角度を演算し、この補正角度と上記の作動油温度の演算結果とからその作動油温度で補正した補正角度を演算する（ステップＳ２４０）。
【００３７】
図６は、積荷荷重データ記憶部２２ａに記憶される積荷荷重データを示す図であり、図７は、相対圧力比演算部２２ｂにおける演算内容を示す図であり、図８は、補正角度記憶部２２ｃに記憶される補正角度データを示す図である。
【００３８】
図６において、ラインＡは定格最小積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧の関係を示しており、ラインＢは定格最大積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧の関係を示している。積荷荷重データ記憶部２２ａには、積荷荷重データとして、ラインＡで表される定格最小積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧の関係と、ラインＢで表される定格最大積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧の関係とが記憶されている。ここで、定格最小積荷荷重とは、ホイールローダに標準仕様のバケットを装着し、その標準仕様のバケットが空荷状態にあるときのブームシリンダ１１４が支持する荷重であり、定格最大積荷荷重とは、同標準仕様のバケットが最大の積荷状態にあるときのブームシリンダ１１４が支持する荷重である。ホイールローダのバケット１１１はブーム１１２の先端に装着され、ブーム１１２とブームシリンダ１１４とは前述した如く支持部１１５と共にリンク機構を構成しているため、ブームが上限の最高角度から下限の最低角度へと下がるに従ってブームシリンダ１１４の姿勢は大きく変化し、このブームシリンダ１１４の姿勢の変化に伴い、同じ最小積荷荷重或いは最大積荷荷重であっても、ブームシリンダ１１４のボトム圧は、図７のラインＡ，Ｂに示すようにブーム角度が減少するに従って低下するよう変化する。
【００３９】
図７において、相対圧力比演算部２２ｂは、ブーム角度演算部２１ｆで演算した現在のブーム角度を、積荷荷重データ記憶部２２ａに記憶した定格最小積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧との関係（ラインＡ）及び定格最大積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧との関係（ラインＢ）に参照させ、現在のブーム角度に対応する定格最小積荷荷重時のブームボトム圧と定格最大積荷荷重時のブームボトム圧とを演算し、これらのブームボトム圧と、ブームボトム圧演算部２１ｅで演算した現在のブームボトム圧とを用い、下記式によりブームボトム圧の相対圧力比Ｐαを計算する。
【００４０】
Ｐα＝（現在のブームボトム圧−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）／（定格最大積荷荷重時のブームボトム圧−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）
つまり、定格最大積荷荷重時のブームボトム圧と定格最小積荷荷重時のブームボトム圧との差に対する検出したブームのボトム圧と定格最小積荷荷重時のブームボトム圧との差の比をブームボトム圧の相対圧力比Ｐαとして求める。そして、このようにして求めた相対圧力比Ｐαを用い、補正角度演算部２２ｅにおいて補正角度を求める。
【００４１】
図８において、補正角度記憶部２２ｃには、補正角度データとして、ブームボトム圧の相対圧力比Ｐαと補正角度Δθαとの関係が記憶されており、補正角度演算部２２ｅは、その関係に相対圧力比演算部２２ｂで求めたブームボトム圧の相対圧力比Ｐαを参照させ、そのときの相対圧力比Ｐαに対応する補正角度Δθαを演算する。ブームボトム圧の相対圧力比Ｐαと補正角度Δθαとの関係において、相対圧力比Ｐαの範囲は、０〜１の第１範囲と、０以下の第２範囲と、１以上の第３範囲があり、相対圧力比Ｐαが第１範囲の０付近及び第２範囲の０以下では補正角度Δαは最小であり、相対圧力比Ｐαが第１範囲及び第３範囲において増大するに従って補正角度Δαが増大するように、相対圧力比Ｐαと補正角度Δθαとの関係が設定されている。
【００４２】
ここで、補正角度Δθαは、バケット内の積荷の重さが変わっても停止設定位置でブームを停止させるための値であり、実験、解析等により定まる値である。また、作動油温度が常温（例えば７０℃）にあるときの値であり、かつ、ブーム角度の変化で定格最大積荷荷重と定格最小積荷荷重が変わっても補正角度を算出できるようにするために、ブームボトム圧を相対圧力比に換算し、標準化している。
【００４３】
補正角度演算部２２ｅでは、このような相対圧力比Ｐαと補正角度Δθαとの関係から相対圧力比Ｐαに対応する補正角度Δθαを求めた後、その補正角度Δθαを作動油温度で補正して最終的なブーム下げ制御の補正角度を演算する。この補正角度Δθαの補正には温度補正係数を用いる。
【００４４】
図９は、作動油温度と温度補正係数との関係を示す図である。作動油温度をｔ、温度補正係数をｋとすると、作動油温度ｔが常温のｔ０（例えば７０℃）にあるときは、温度補正係数ｋは１であり、作動油温度ｔが常温から上昇するに従い温度補正係数ｋは１より次第に大きくなり、逆に、作動油温度ｔが常温から低下するに従い温度補正係数ｋは１より次第に小さくなる。
【００４５】
補正角度演算部２２ｅでは、下記式により補正角度Δθαを温度補正する。
【００４６】
Δθβ＝ｋ・Δθα
つまり、図９に示す作動油温度ｔと温度補正係数ｋとの関係から作動油温度ｔに応じた温度補正係数ｋを求め、この補正係数ｋを相対圧力比から求めた補正角度Δθαに乗じることにより最終的な補正角度Δθβを求める。
【００４７】
図４及び図５に戻り、以上のようにして補正角度Δθβを求めた後、停止位置制御部２２ｇにおいて、制御実行スイッチ１１からの信号に基づいて制御実行スイッチ１１がＯＮかどうかを判定し（ステップＳ２５０）、制御実行スイッチ１１がＯＮでなければ最初のステップＳ１００に戻り、今までの処理を繰り返し、制御実行スイッチ１１がＯＮであれば、ブーム下げ制御演算を開始する（ステップＳ２６０）。このブーム下げ制御では、停止位置制御部２２ｇにおいて次のような処理を遂行する。
【００４８】
まず、停止位置設定スイッチ１２からの信号に基づいて停止位置設定スイッチ１２がＯＮかどうかを判定し（ステップＳ３００）、停止位置設定スイッチ１２がＯＮであれば、そのときのブーム角度演算部２１ｆの演算結果であるブーム角度をブームの停止位置として停止位置記憶部２２ｆに記憶する（ステップＳ３１０）。この処理は作業前の設定処理であり、オペレータがブーム１１２を操作して停止させたい位置に保持し、この状態で位置設定スイッチ１２が押されると、そのときのステップＳ２００で計算されたブーム角度が停止位置の設定値（停止設定角度）として停止位置記憶部２２ｆに記憶する。
【００４９】
次いで、作業時のブーム下げ制御の処理に移行する。まず、現在のブーム角度が停止位置記憶部２２ｆに記憶した停止位置（停止設定角度）以上かどうかを判定し（ステップＳ３２０）、停止位置以上であれば、現在のブーム角度が補正角度を決定する角度（補正角度決定角度）以上かどうかを判定し（ステップＳ３３０）、補正角度決定角度以上であれば、次は、現在のブーム角度がその補正角度決定角度に達したかどうかを判定し（ステップＳ３４０）、補正角度決定角度に達すると、ステップＳ２４０で演算した補正角度を補正角度として決定し、その補正角度に基づいて停止指令角度を演算する（ステップＳ３５０及びＳ３６０）。
【００５０】
図１０は、停止設定角度と補正角度決定角度と停止指令角度との関係を示す図である。図中、θmaxはブーム１１２を最大上げ位置に上げたブーム角度の上限（上限角度）であるブーム最高角度、θminはブーム１１２を最低下げ位置に下げたブーム角度の下限（下限角度）であるブーム最低角度である。補正角度決定角度をθdecideとし、停止指令角度をθ0とし、定数角度をΔθｃとすると、補正角度決定角度θdecideは下記式で表される。
【００５１】
θdecide＝θ0−Δθｃ
ここで、補正角度決定角度θdecideとは、停止設定角度に対してできるだけ間近の最適位置で演算した補正角度Δθβをブーム下げ制御演算用の補正角度として決定し、ブーム停止の精度を確保するためのものであり、補正角度決定角度θdecideを決めるための定数角度Δθｃは機種等により異なる角度である。例えば、機種が大型になれば、それに応じてブーム下げ時の慣性も大きくなるので、定数角度Δθｃも大きくする。
【００５２】
図１０には、停止設定角度１と停止設定角度２の２つの場合を示している。停止設定角度１，２のいずれの場合も、補正角度決定角度θdecideは、停止設定角度θ0から同じ定数角度Δθｃを減じた値として演算される。
【００５３】
また、停止指令角度をθｔとすると、停止指令角度θｔは下記式で演算される。
【００５４】
θｔ＝θ0−Δθβ
つまり、停止指令角度θｔは、停止設定角度１又は２と補正角度決定角度１又は２の間の範囲内で、停止設定角度θ0から補正角度Δθαを減じた値として演算される。なお、補正角度決定角度θdecideを設定するための定数角度Δθｃはブーム角度に応じて可変にしてもよい。
【００５５】
以上のように停止指令角度θｔが演算されると、現在のブーム角度がその停止指令角度θｔに達したかどうかを判定し（ステップＳ３７０）、停止角度に達するとブーム停止信号出力部２２ｈより停止信号を出力し（ステップＳ３８０）、これと同時に補正角度を消去して（ステップＳ３９０）最初に戻る。停止信号はブーム上げ制御時に操作レバー１３０ａを操作位置に保持するための電磁石１３１を非励磁とする信号である。
【００５６】
図５のステップＳ３２０において、現在のブーム角度が停止位置（停止設定角度）より小さい場合、ステップＳ３４０において、現在のブーム角度が補正角度決定角度に達していない場合、ステップＳ３７０において、現在のブーム角度が停止指令角度θｔに達していない場合は、最初に戻る。ステップＳ３３０において、現在のブーム角度が補正角度決定角度より小さい場合は、ステップＳ３７０に移行する。
【００５７】
次に、以上のように構成した本実施の形態をの動作を説明する。
【００５８】
まず、ブーム下げ制御の停止位置の設定について説明する。オペレータは制御実行スイッチ１１をＯＮにし、操作レバー装置１３０の操作レバー１３０ａを操作してブームシリンダ１１４を駆動することでブーム１１２の位置（バケット１１１の高さ）を調整し、ブーム１１２を所望の位置に停止させる。ブーム１１２が所望の位置に停止したら、その状態で停止位置設定スイッチ１２をＯＮにし、その位置を停止設定位置として停止位置記憶部２２ｆに記憶させる。
【００５９】
次に、ブーム下げ制御について説明する。このブーム下げ制御では、ブーム１１２がある高さに上がっている状態からブームを下げ、設定位置に停止させる制御を行う。
【００６０】
まず、オペレータは、ブーム１１２がある高さに上がっている状態で、操作レバー１３０ａをブーム下げ方向に操作し、レバー変位の最大ストローク位置に押し付ける。これによりブーム用の方向切換弁１２２はブーム下げ位置に切り換わり、ブームシリンダ１１４のボトム側の圧油は方向切換弁１２２を介してタンクに排出され、ブーム１１２は下がる始める。オペレータが操作レバー１３０ａを最大ストローク位置に押し付けると、この押し付けにより図示しないスイッチが作動して電磁石１３１が励磁し、操作レバー１３０ａはその位置に保持される。これによりオペレータは操作レバー１３０ａから手を離しても、ブーム１１２は下がり続ける。
【００６１】
このようにブーム１１２が下がり続ける間、本実施の形態のブーム下げ制御が機能し、相対圧力比演算部２２ｂにおいて、現在のブーム角度と積荷荷重データと現在のブームボトム圧とからブームボトム圧の相対圧力比Ｐαが演算され、補正角度演算部２２ｅにおいて、その相対圧力比Ｐαと補正角度データと作動油温度から補正角度Δθβが演算される。次いで、停止位置制御部２２ｇにおいて、現在のブーム角度が補正角度決定角度に到達するとそのとき演算された補正角度Δθβがブーム下げ制御の補正角度として決定され、この補正角度を用いて停止指令角度が演算される。その後、現在のブーム角度がその停止指令角度に到達すると停止信号出力が出力され、電磁石１３１を非励磁とする。これにより操作レバー１３０ａが図示しない中立ばねの力で中立位置に復帰し、ブーム用の方向切換弁１２２が中立位置に戻り、ブーム下げ動作が停止する。このとき、停止位置制御部２２ｇでは、停止設定角度より補正角度Δθβだけ手前で停止信号を出力して電磁石１３１を非励磁とするので、ブーム１１２は、ブーム及びバケットの自重や積みの重さに影響されることなく、また、作動油温度にも影響されずに、精度良く停止設定位置に停止する。
【００６２】
また、本実施の形態では、ブームボトム圧の相対圧力比Ｐαを演算し、その相対圧力比Ｐαを用いて補正角度Δθαを求め、停止指令位置を設定するので、ユーザが標準仕様以外のバケットを使用した場合であっても、ブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができる。以下、この点をユーザが標準仕様のバケットを使用した場合と、ユーザが標準仕様よりも重いバケットを使用した場合と、ユーザが標準仕様よりも軽いバケットを使用した場合とに分けて説明する。
【００６３】
（１）ユーザが標準仕様のバケットを使用した場合
この場合、ブームボトム圧演算部２１ｅで演算した現在のブームボトム圧は、図６のラインＡ（定格最小積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧）とラインＢ（定格最大積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧）との間にある。図６では、一例として、そのような場合のブームボトム圧をラインＣで示していおり、現在のブーム角度がθａのとき、ブームボトム圧ＰａはラインＡの最低ブームボトム圧とラインＢの最高ブームボトム圧との間で変化する。このとき、
（現在のブームボトム圧Ｐａ−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）
＜（定格最大積荷荷重時のブームボトム圧−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）
で、かつ
（現在のブームボトム圧Ｐａ−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）＞０
となるため、相対圧力比演算部２２ｂでは相対圧力比Ｐαは０≦Ｐα≦１の値として演算される。補正角度演算部２２ｅ及び停止位置制御部２２ｇではその相対圧力比Ｐαを用いて補正角度Δθαを演算し、この補正角度Δθαを更に作動油温度で補正して停止指令位置を設定し、ブーム１１２を停止設定位置に停止させることができる。
【００６４】
（２）ユーザが標準仕様よりも重いバケットを使用した場合
この場合、ブームボトム圧演算部２１ｅで演算した現在のブームボトム圧は、図６のラインＢ（定格最大積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧）よりも上側にある。図６では、一例として、そのような場合のブームボトム圧をラインＤで示しており、現在のブーム角度がθａのとき、ブームボトム圧ＰａはラインＢより上側で変化する。このとき、
（現在のブームボトム圧Ｐａ−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）
＞（定格最大積荷荷重時のブームボトム圧−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）となるため、相対圧力比演算部２２ｂでは相対圧力比ＰαはＰα＞１の値として演算される。補正角度演算部２２ｅ及び停止位置制御部２２ｇではその相対圧力比Ｐαを用いて補正角度Δθαを演算し、この補正角度Δθαを更に作動油温度で補正して停止指令位置を設定し、ブーム１１２を停止設定位置に停止させることができる。
【００６５】
（３）ユーザが標準仕様よりも軽いバケットを使用した場合
この場合、ブームボトム圧演算部２１ｅで演算した現在のブームボトム圧は、図６のラインＡ（定格最小積荷荷重時のブーム角度に対するブームボトム圧）よりも下側にある。図６では、一例として、そのような場合のブームボトム圧をラインＥで示しており、現在のブーム角度がθａのとき、ブームボトム圧ＰａはラインＡより下側で変化する。このとき、
（現在のブームボトム圧Ｐａ−定格最小積荷荷重時のブームボトム圧）＜０
となるため、相対圧力比演算部２２ｂでは相対圧力比ＰαはＰα＜０の値として演算される。補正角度演算部２２ｅ及び停止位置制御部２２ｇではその相対圧力比Ｐαを用いて補正角度Δθαを演算し、この補正角度Δθαを更に作動油温度で補正して停止指令位置を設定し、ブーム１１２を停止設定位置に停止させることができる。
【００６６】
以上のように本実施の形態によれば、バケット１１１内の積荷の重さが変わってもブーム１１２が目標の停止位置よりも下で停止することを防止するとともに、標準仕様以外のバケットを使用した場合でもブームが目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができる。
【００６７】
また、同じ積荷荷重におけるブームの角度の違いによるブームシリンダのボトム圧の変化を補正して正確な補正角度を演算し、精度良くブームを停止設定角度に停止させることができる。
【００６８】
更に、作動油温度が変化しても補正角度Δθαを作動油温度で補正し、その補正した補正角度Δθβを用いて停止指令角度を設定するので、作動油温度の変化に影響されず精度良く停止設定位置にブーム１１２を停止させることができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、コントローラユニット１０にブーム荷重制御演算部２１とブーム下げ制御演算部２２とを設け、通常ホイールローダに備えられることの多いブーム荷重制御演算部２１で使用するブームボトム圧センサ１５及びブーム角度センサ１６をブーム下げ制御演算部２２にも兼用し、それらの検出値をブーム下げ制御演算部２２で用いるようにしたので、新たにセンサを設置する必要がなく、システムを安価に構成することができる。
【００７０】
本発明の他の実施の形態について説明する。上記実施の形態では、ブームロッド圧エラー判定部２１ａ、ブームボトム圧エラー判定部２１ｂ、ブーム角エラー判定部２１ｃ、作動油温エラー判定部２２ｉでブームロッド圧センサ１４、ブームボトム圧センサ１５、ブーム角度センサ１６、作動油温センサ１７のいずれかの信号にエラーが発生し、そのカウント数が規定回数を超えるとエラー発生処理を行い、ブーム下げ制御演算部２２の処理に移行しない構成とした。しかし、センサ信号にエラーが発生した場合でも、エラーが発生したセンサ信号の種類によっては不完全ながらもある程度ブーム下げ制御を行える場合があるので、その場合は、ブーム下げ制御演算部２２の処理に移行するようにしてもよい。本実施の形態はそのような場合のものであり、図４に一点鎖線で示すように、停止位置制御部２２ｇにはブームボトム圧エラー判定部２１ｂ、ブーム角エラー判定部２１ｃ、作動油温エラー判定部２２ｉの判定信号が入力される。
【００７１】
センサ信号にエラーが発生した場合のブーム下げ制御は下記の３通りに分かれる。
【００７２】
（１）ブームボトム圧センサ１５の信号にエラーが発生した場合
この場合は、標準仕様のバケットによる最大ブーム上げ角度（ブーム最高角度）における最大積荷荷重時或いはそれよりもある程度重い積荷荷重のブームボトム圧を用い、図５のステップＳ２３０において、そのブームボトム圧とブーム１１２の検出角度と積荷荷重データ記憶部２２ａに記憶した積荷荷重データとからブームボトム圧の相対圧力比を演算する。そのブームボトム圧の値は応急用の値として事前に決めておき、コントローラユニット１０に記憶しておく。以後の処理は上述した最初の実施の形態と同じである。これにより補正角度Δθαは大きめのものが演算され、安全サイドでのブーム停止処理がなされるため、ブーム１１２が目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができ、応急的にブーム下げ制御を用いた作業を行うことができる。
【００７３】
（２）ブーム角度センサ１６の信号にエラーが発生した場合
この場合は、現在のブーム位置の監視が不能となるので、最初の実施の形態と同様にブーム下げ制御を中止する。
【００７４】
（３）作動油温センサ１７の信号にエラーが発生した場合
この場合は、常温（例えば７０℃）よりも高めの作動油温度を用い、図５のステップＳ２４０において、その作動油温度で相対圧力比から求めた補正角度Δθαを補正し、補正角度Δθβを演算する。常温（例えば７０℃）よりも高めの作動油温度の値は応急用の値として事前に決めておき、コントローラユニット１０に記憶しておく。以後の処理は上述した最初の実施の形態と同じである。これにより上記（１）の場合と同様、補正角度Δθβは大きめのものが演算され、安全サイドでのブーム停止処理がなされるため、ブーム１１２が目標の停止位置よりも下で停止することを防止することができ、応急的にブーム下げ制御を用いた作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態に係わるホイールローダの外観を示す図である。
【図２】ホイールローダーに搭載される油圧駆動回路の一部を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係わるブーム下げ制御装置を含む車体制御装置のシステム構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係わるコントローラユニットの演算処理内容を示す機能ブロック図である。
【図５】同演算処理内容をフローチャートで示す図である。
【図６】積荷荷重データ記憶部に記憶される積荷荷重データを示す図である。
【図７】相対圧力比演算部における演算内容を示す図である。
【図８】補正角度記憶部に記憶される補正角度データを示す図である。
【図９】作動油温度と温度補正係数との関係を示す図である。
【図１０】停止設定角度と補正角度決定角度と停止指令角度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  コントローラユニット
１１  制御実行スイッチ
１２  停止位置設定スイッチ
１４  ブームロッド圧センサ
１５  ブームボトム圧センサ
１６  ブーム角度センサ
１７  作動油温センサ
２１  ブーム荷重制御演算部
２２  ブーム下げ制御演算部
２１ａ  ブームロッド圧エラー判定部
２１ｂ  ブームボトム圧エラー判定部
２１ｃ  ブーム角エラー判定部
２１ｄ  ブームボトム圧演算部
２１ｅ  ブームロッド圧演算部
２１ｆ  ブーム角度演算部
２１ｇ  ブーム荷重演算部
２２ａ  積荷荷重データ記憶部
２２ｂ  相対圧力比演算部
２２ｃ  補正角度記憶部
２２ｄ  作動油温演算部
２２ｅ  補正角度演算部
２２ｆ  停止位置記憶部
２２ｇ  停止位置制御部
２２ｈ  ブーム停止信号出力部
２２ｉ  作動油温エラー判定部
１００  ホイールローダ
１０４  フロント作業装置
１１１  バケット（作業具）
１１２  ブーム
１１３  バケットシリンダ
１１４  ブームシリンダ
１２１，１２２  方向切換弁
１３０  操作レバー装置
１３１，１３２  電磁石
【図１】
2006336346.tif 000003
【図２】
2006336346.tif 000004
【図３】
2006336346.tif 000005
【図４】
2006336346.tif 000006
【図５】
2006336346.tif 000007
【図６】
2006336346.tif 000008
【図７】
2006336346.tif 000009
【図８】
2006336346.tif 000010
【図９】
2006336346.tif 000011
【図１０】
2006336346.tif 000012