(57)【要約】【課題】積込作業と類似する動作が行われるが運搬機械への運搬物の積み込みが行われない作業と通常の積込作業とを精度良く判別できる作業機械を提供すること。【解決手段】運搬機械２の積載量が変化したとき作業機１２の運搬荷重の目標値である目標運搬荷重を積載量に基づいて演算する目標運搬荷重演算部５６と，目標運搬荷重演算部で演算される目標運搬荷重の大きさに応じて最小積算荷重値を演算する最小積算荷重値演算部５７と，作業機が運搬機械に対する積込動作を実施したと動作判定部５０により判定されかつ荷重演算部５１で演算された運搬荷重が最小積算荷重値以上であるとき積載量演算部５３に積算指示を出力する積算指示出力部５２とを油圧ショベル１のコントローラ２１に備える。積載量演算部５３は，積算指示出力部から積算指示を入力したとき運搬荷重を積算して積載量を演算する。【選択図】  図３
2019158774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機と，
前記作業機を駆動するアクチュエータと，
前記作業機の姿勢情報及び前記アクチュエータの負荷情報の少なくとも一方に基づいて前記作業機の動作を判定する動作判定部，前記作業機が運搬機械に対する運搬動作を実施したと前記動作判定部により判定されたとき前記作業機が運搬する運搬物の荷重値である運搬荷重を演算する荷重演算部，及び，前記荷重演算部で演算された前記運搬荷重を積算して前記運搬機械の積載量を演算する積載量演算部を有する制御装置と，
前記積載量演算部で演算された積載量を表示する表示装置とを備える作業機械において，
前記制御装置は，
前記積載量が変化したとき前記運搬荷重の目標値である目標運搬荷重を前記積載量に基づいて演算する目標運搬荷重演算部と，
前記目標運搬荷重演算部で演算される前記目標運搬荷重の大きさに応じて最小積算荷重値を演算する最小積算荷重値演算部と，
前記作業機が前記運搬機械に対する積込動作を実施したと前記動作判定部により判定されかつ前記荷重演算部で演算された前記運搬荷重が前記最小積算荷重値以上であるとき前記積載量演算部に積算指示を出力する積算指示出力部とを備え，
前記積載量演算部は，前記積算指示出力部から前記積算指示を入力したとき前記運搬荷重を積算して前記積載量を演算することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１の作業機械において，
前記最小積算荷重値演算部は，前記目標運搬荷重の大きさが所定の閾値以上のとき前記最小積算荷重値として第１設定値を算出し，前記目標運搬荷重の大きさが前記所定の閾値未満のとき前記最小積算荷重値として前記第１設定値より小さい第２設定値を算出することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１の作業機械において，
前記制御装置は，前記積算指示出力部から前記積算指示が出力された回数である積込回数を計数する積込回数計数部をさらに備え，
前記最小積算荷重値演算部は，前記目標運搬荷重の大きさが所定の閾値以上のとき前記最小積算荷重値として第１設定値を算出し，前記目標運搬荷重の大きさが前記所定の閾値未満のとき又は前記積込回数が所定の閾値以上のとき前記最小積算荷重値として前記第１設定値より小さい第２設定値を算出することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１の作業機械において，
前記最小積算荷重値演算部は，前記目標運搬荷重の大きさが所定の閾値以上のとき前記最小積算荷重値として第１設定値を算出し，前記目標運搬荷重の大きさが前記所定の閾値未満のとき前記最小積算荷重値として前記第１設定値より小さい第２設定値を算出し，前記第２設定値を算出した後に前記積算指示出力部から前記積込指示が出力されたとき前記目標運搬荷重の大きさに関わらず前記最小積算荷重値として前記第１設定値を算出することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１の作業機械において，
前記最小積算荷重値演算部は，前記目標運搬荷重の大きさが所定の閾値以上のとき前記最小積算荷重値として第１設定値を算出し，前記目標運搬荷重の大きさが前記所定の閾値未満のとき前記最小積算荷重値として前記第１設定値より小さい第２設定値を算出し，
前記制御装置は，前記最小積載荷重値演算部により前記第２設定値が算出されたか否かと前記積算指示出力部から前記積込指示が出力されたか否かに基づいて前記作業機による作業状況を判定する作業状況判定部をさらに備え，
前記表示装置は，前記作業状況判定部で判定された前記作業状況を表示することを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項５の作業機械において，
前記作業状況判定部は，
前記第２設定値が算出されかつ前記積算指示が出力されたとき調整サイクル中の積込が実施されたと判定し，
前記第２設定値が算出されかつ前記積算指示が出力されないとき調整サイクル中に動作類似非積込作業が実施されたと判定し，
前記第２設定値が算出されずかつ前記積算指示が出力されたとき通常サイクル中の積込が実施されたと判定し，
前記第２設定値が算出されずかつ前記積算指示が出力されないとき通常サイクル中に動作類似非積込作業が実施されたと判定することを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項１の作業機械において，
前記最小積載荷重値演算部は，前記目標運搬荷重の大きさが所定の閾値以上のとき前記最小積算荷重値として第１設定値を算出し，前記目標運搬荷重の大きさが前記所定の閾値未満のとき前記最小積算荷重値として前記第１設定値より小さい第２設定値を算出し，
前記制御装置は，前記最小積載荷重値演算部により前記第２設定値が算出された後に演算された前記運搬荷重のばらつきに基づいて前記所定の閾値と前記第２設定値の少なくとも一方を変更する荷重積算条件変更部をさらに備えることを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項１の作業機械において，
前記最小積載荷重値演算部は，前記目標運搬荷重演算部で演算される前記目標運搬荷重の大きさと，前記運搬物の種類及び前記運搬機械の最大積載量の少なくとも一方とに基づいて前記最小積算荷重値を演算することを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，作業機によって運搬機械に運搬される運搬物の荷重値を演算する制御装置を備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，油圧ショベルに代表される作業機械は，例えば鉱山で掘削された鉱物をダンプトラックの荷台に積み込むように，ダンプトラック等の運搬機械に掘削物（本稿では「運搬物」と称することがある）を積込む作業（積込作業）を行うことがある。
【０００３】
積込作業のとき，作業機械から運搬機械への積込量（運搬機械上の運搬物の総重量。「運搬機械の積載量」と称することもある）を適量にすることができれば，積込不足による生産量の低下や過積載による積直しの無駄を削減し，現場の生産効率を向上することができる。
【０００４】
運搬機械への積込量を適量にする手段として，作業機械が掘削物（運搬物）の運搬中にその掘削物の荷重を計測し，その計測した荷重を積算することで運搬機械の積載量（運搬機械への積込量）を演算し，掘削物の荷重と運搬機械の積載量を作業機械の操作者に提示する作業機械が知られている。運搬機械の積載量が提示されることで作業機械の操作者は次回以降の掘削量を調整できるので，運搬機械の積載量を適量にすることができる。また，運搬機械の積載量と運搬中の掘削物の荷重値が提示されることで作業機械の操作者は運搬中の掘削物を積込ことで過積載となるか否かを判断でき，過積載を未然に防ぐことができる。
【０００５】
作業機械による積込作業では運搬機械に運搬物を積み込む積込動作が行われる。特許文献１のホイールローダの積載荷重計測装置は，ブームが上昇している所定期間に運搬物の荷重（バケットの荷重）を計測し，（１）その所定期間内にブーム角度が予め設定している角度範囲に入った場合，（２）その所定期間内にバケット角度が予め設定している角度範囲に入った場合，（３）その所定期間の前後にそれぞれ位置する期間に荷重が検出されていない場合のいずれか１つ以上が成立したときに積込動作が行われたとみなして運搬物の荷重の積算を実施する。一方，これらの条件が成立しない場合には積込動作と異なる類似動作が行われたとみなして運搬物の荷重を積算しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３６７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで，積込作業中の動作と同一又は類似する動作が行われるものの運搬機械への運搬物の積み込みを伴わない作業（本稿では「動作類似非積込作業」と称することがある）が行われることがある。例えばこの種の作業として，或る運搬機械に対する積込作業の終了後，次に到着する他の運搬機械の進入路や停止位置を確保するために邪魔な土砂を移動する作業（清掃作業）が作業機械によって積込作業の合間に行われる場合がある。清掃作業では積込作業時に運搬機械に運搬物を積み込む積込動作（すなわち運搬機械の荷台へ運搬物を積込ためのバケットダンプ動作）と類似する動作（すなわち運搬機械の邪魔にならない場所に土砂を放土するバケットダンプ動作）が行われるが，運搬機械への運搬物の積み込みは行われないため，積込作業時の積込動作と区別されるべきである。
【０００８】
特許文献１の積載荷重計測装置では，ブーム上昇中の所定期間中，すなわち運搬物の荷重計測中のブーム角度やバケット角度が予め設定した角度範囲に入るか否かで積込動作を検出して積算を実施している。上記の清掃作業では運搬機械への積込動作に類似したブーム上げやバケットダンプが実施され得るので，特許文献１のようなブーム角度やバケット角度に基づく判定では清掃作業中に積込動作が行われたと判定され得る。これにより誤った積算が実施されて運搬機械の積載量の演算値が実際の値と乖離して正確度が低下するおそれがある。また，特許文献１は運搬物の荷重計測（すなわちブーム上昇中の所定期間）の前後それぞれに位置する期間に荷重が検出されていない場合も積込動作が行われたとみなして積算を実施しているが，清掃作業中の動作がこの条件に該当した場合には運搬機械に積み込まれるはずのない邪魔な土砂の荷重が積算されて積載量の演算値の正確度が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は，積込作業と類似する動作が行われるが運搬機械への運搬物の積み込みが行われない作業（動作類似非積込作業）と積込作業を精度良く判別できる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，  作業機と，前記作業機を駆動するアクチュエータと，前記作業機の姿勢情報及び前記アクチュエータの負荷情報の少なくとも一方に基づいて前記作業機の動作を判定する動作判定部，前記作業機が運搬機械に対する運搬動作を実施したと前記動作判定部により判定されたとき前記作業機が運搬する運搬物の荷重値である運搬荷重を演算する荷重演算部，及び，前記荷重演算部で演算された前記運搬荷重を積算して前記運搬機械の積載量を演算する積載量演算部を有する制御装置と，前記積載量演算部で演算された積載量を表示する表示装置とを備える作業機械において，前記制御装置は，前記積載量が変化したとき前記運搬荷重の目標値である目標運搬荷重を前記積載量に基づいて演算する目標運搬荷重演算部と，前記目標運搬荷重演算部で演算される前記目標運搬荷重の大きさに応じて最小積算荷重値を演算する最小積算荷重値演算部と，前記作業機が前記運搬機械に対する積込動作を実施したと前記動作判定部により判定されかつ前記荷重演算部で演算された前記運搬荷重が前記最小積算荷重値以上であるとき前記積載量演算部に積算指示を出力する積算指示出力部とを備え，
前記積載量演算部は，前記積算指示出力部から前記積算指示を入力したとき前記運搬荷重を積算して前記積載量を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，積込作業時の積込動作とそれと異なる類似動作を精度良く判別できるので，運搬機械の積載量の演算値の正確度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る油圧ショベルの構成例を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る荷重計測システムの構成を示す油圧回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。
【図４Ａ】油圧ショベルによる積込作業の一例を示す概観図である。
【図４Ｂ】油圧ショベルによる動作類似非積込作業の一例を示す概観図である。
【図５】本発明の実施形態に係る荷重計測システムが運搬動作および積込動作の実施を判定する方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る荷重計測システムが運搬動作および積込動作の実施を判定する方法を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る荷重計測システムの荷重演算方法を示す側面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る荷重計測システムが荷重を積算し運搬機械への積載量を演算する方法と，積算を許可する最小積算荷重の大きさを変更する方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る荷重計測システムが最小積算荷重値の大きさを変更する方法を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る荷重計測システムにおけるモニタの出力画面を示す外観図である。
【図１１】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。
【図１２Ａ】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが運搬機械の最大積載量に応じて最小積算荷重値の大きさを変更する方法を示すグラフである。
【図１２Ｂ】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが運搬物の種類に応じて最小積算荷重値の大きさを変更する方法を示すグラフである。
【図１３】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが最小積算荷重値の大きさを変更する方法を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが最小積算荷重値の大きさを変更する方法を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが最小積算荷重値の大きさを変更する方法を示すグラフである。
【図１７】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが作業状況を判別する方法示すフローチャートである。
【図１９】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムにおけるモニタの出力画面を示す外観図である。
【図２０】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。
【図２１】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが最小積算荷重値の大きさの変更に係る設定を変更する方法を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の異なる実施形態に係る荷重計測システムが最小積算荷重値の大きさの変更に係る設定を変更する方法を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。以下では，作業機械の荷重計測システムを構成する積込機械として油圧ショベルを，運搬機械としてダンプトラックを利用する場合について説明する。
【００１４】
本発明が対象とする作業機械（積込機械）は，アタッチメントとしてバケットを有する油圧ショベルに限られず，グラップルやリフティングマグネット等，運搬物の保持・解放が可能なものを有する油圧ショベルも含まれる。また，油圧ショベルのような旋回機能の無い作業腕を備えるホイールローダ等にも本発明は適用可能である。
【００１５】
＜第１実施形態＞
−全体構成−
図１は本実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。図１の油圧ショベル１は，下部走行体１０と，下部走行体１０の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体１１と，上部旋回体１１の前方に搭載された多関節型の作業腕であるフロント作業機１２と，上部旋回体１１を回動する油圧モータである旋回モータ１９と，上部旋回体１１に設けられ操作者が乗り込んでショベル１を操作する操作室（運転室）２０と，操作室２０内に設けられ，油圧ショベル１に搭載されたアクチュエータの動作を制御するための操作レバー（操作装置）２２（２２ａ，２２ｂ）と，記憶装置（例えば，ＲＯＭ，ＲＡＭ），演算処理装置（例えばＣＰＵ）及び入出力装置を有し油圧ショベル１の動作を制御するコントローラ２１によって構成されている。
【００１６】
フロント作業機１２は，上部旋回体１１に回動可能に設けられたブーム１３と，ブーム１３の先端に回動可能に設けられたアーム１４と，アーム１４の先端に回動可能に設けられたバケット（アタッチメント）１５とを備えている。また，フロント作業機１２はフロント作業機１２を駆動するアクチュエータとして，ブーム１３を駆動する油圧シリンダであるブームシリンダ１６と，アーム１４を駆動する油圧シリンダであるアームシリンダ１７と，バケット１５を駆動する油圧シリンダであるバケットシリンダ１８を備えている。
【００１７】
ブーム１３，アーム１４，バケット１５の回動軸には夫々ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５，バケット角度センサ２６が取り付けられている。これら角度センサ２４，２５，２６からはブーム１３，アーム１４，バケット１５夫々の回動角度を取得できる。また，上部旋回体１１には旋回角速度センサ（例えば，ジャイロスコープ）２７と傾斜角度センサ２８が取り付けられており，それぞれ上部旋回体１１の旋回角速度と上部旋回体１１の前後方向の傾斜角度が取得できるように構成されている。角度センサ２４，２５，２６，２７，２８の検出値からはフロント作業機１２の姿勢を特定する姿勢情報を取得できる。
【００１８】
ブームシリンダ１６およびアームシリンダ１７にはそれぞれブームボトム圧センサ２９，ブームロッド圧センサ３０，アームボトム圧センサ３１，アームロッド圧センサ３２が取り付けられており，各油圧シリンダ内部の圧力が取得できるように構成されている。圧力センサ２９，３０，３１，３２の検出値からは各シリンダ１６，１８の推力，すなわちフロント作業機１２に与えられる駆動力を特定する駆動力情報や，各シリンダ１６，１８の負荷を特定する負荷情報を取得できる。なおバケットシリンダ１８のボトム側とロッド側にも同様の圧力センサを設けてバケットシリンダ１８の駆動力情報や負荷情報を取得することで各種制御に利用しても良い。
【００１９】
なお，ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５，バケット角度センサ２６，傾斜角度センサ２８，旋回角速度センサ２７は，フロント作業機１２の姿勢情報を算出可能な物理量を検出できるものであれば他のセンサに代替可能である。例えば，ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５及びバケット角度センサ２６はそれぞれ傾斜角センサや慣性計測装置（ＩＭＵ）に代替可能である。また，ブームボトム圧センサ２９，ブームロッド圧センサ３０，アームボトム圧センサ３１，アームロッド圧センサ３２は，ブームシリンダ１６及びアームシリンダ１７が発生する推力，すなわちフロント作業機１２に与えられる駆動力情報や各シリンダ１６，１７の負荷情報を算出可能な物理量を検出できるものであれば他のセンサに代替可能である。さらに推力，駆動力，負荷の検出に代えて又は加えて，ブームシリンダ１６及びアームシリンダ１７の動作速度をストロークセンサで検出したり，ブーム１３及びアーム１４の動作速度をＩＭＵで検出したりすることでフロント作業機１２の動作を検出しても良い。
【００２０】
操作室２０の内部には，コントローラ２１での演算結果（例えば，荷重演算部５１に演算されたバケット１５内の運搬物４の荷重値である運搬荷重やその積算値である運搬機械の積載量）などを表示するモニタ（表示装置）２３と，フロント作業機１２と上部旋回体１１の動作を指示するための操作レバー２２（２２ａ，２２ｂ）と，運搬荷重の積算値である運搬機械の積載量のリセットを指示する信号（積算リセット指示信号）をコントローラ２１に出力する積載量リセット指示器４２が備え付けられている。上部旋回体１１の上面にはコントローラ２１が外部のコンピュータ等（例えば運搬機械であるダンプトラック２（図４参照）に搭載されたコントローラ）と通信するための外部通信機（図示せず）４３が取り付けられている。積載量リセット指示器４２は，例えば或るダンプトラック２への積込作業が完了した後に油圧ショベル１の操作者によって押下され，次のダンプトラック２に対する積込作業の準備の一環として行われる。
【００２１】
本実施形態のモニタ２３は，タッチパネルを有しており，操作者がコントローラ２１への情報の入力を行うための入力装置としても機能する。モニタ２３としては例えばタッチパネルを有する液晶ディスプレイが利用可能である。その場合，モニタ２３の画面上に積載量リセット指示器４２としてのリセットスイッチを設け，そのスイッチを押下すると積算リセット指示信号（リセット信号）がコントローラ２１に出力されるようにしても良い。
【００２２】
操作レバー２２ａは，ブーム１３の上げ・下げ（ブームシリンダ１６の伸縮）とバケット１５のダンプ・クラウド（バケットシリンダ１８の伸縮）をそれぞれ指示し，操作レバー２２ｂは，アーム１４のダンプ・クラウド（アームシリンダ１７の伸縮）と上部旋回体１１の左・右旋回（油圧モータ１９の左右回転）をそれぞれ指示する。操作レバー２２ａと操作レバー２２ｂは２複合のマルチ機能操作レバーで，操作レバー２２ａの前後操作がブーム１３の上げ・下げ，左右操作がバケット１５のクラウド・ダンプ，操作レバー２２ｂの前後操作がアーム１４のダンプ・クラウド，左右操作が上部旋回体１１の左・右回転に対応している。レバーを斜め方向に操作すると，該当する２つのアクチュエータが同時に動作する。また，操作レバー２２ａ，２２ｂの操作量はアクチュエータ１６−１９の動作速度を規定する。
【００２３】
図２は本実施形態に係る油圧ショベル１の油圧回路の概略図である。ブームシリンダ１６，アームシリンダ１７，バケットシリンダ１８，及び旋回モータ１９は，メインポンプ３９から吐出される作動油によって駆動される。各油圧アクチュエータ１６−１９へ供給される作動油の流量及び流通方向は，操作レバー２２ａ，２２ｂの操作方向及び操作量に応じてコントローラ２１から出力される駆動信号によって動作するコントロールバルブ３５，３６，３７，３８によって制御される。
【００２４】
操作レバー２２ａ，２２ｂは，その操作方向及び操作量に応じた操作信号を生成してコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は，操作信号に対応した駆動信号（電気信号）を生成して，これを電磁比例弁であるコントロールバルブ３５−３８に出力することで，コントロールバルブ３５−３８を動作させる。
【００２５】
操作レバー２２ａ，２２ｂの操作方向は油圧アクチュエータ１６−１９の動作方向を規定する。ブームシリンダ１６を制御するコントロールバルブ３５のスプールは，操作レバー２２ａが前方向に操作されると図２中の左側に移動してブームシリンダ１６のボトム側に作動油を供給し，操作レバー２２ａが後方向に操作されると同右側に移動してブームシリンダ１６のロッド側に作動油を供給する。アームシリンダ１７を制御するコントロールバルブ３６のスプールは，操作レバー２２ｂが前方向に操作されると同左側に移動してアームシリンダ１７のボトム側に作動油を供給し，操作レバー２２ｂが後方向に操作されると同右側に移動してアームシリンダ１７のロッド側に作動油を供給する。バケットシリンダ１８を制御するコントロールバルブ３７のスプールは，操作レバー２２ａが左方向に操作されると同左側に移動してバケットシリンダ１８のボトム側に作動油を供給し，操作レバー２２ａが右方向に操作されると同右側に移動してバケットシリンダ１８のロッド側に作動油を供給する。旋回モータ１９を制御するコントロールバルブ３８のスプールは，操作レバー２２ｂが左方向に操作されると同左側に移動して旋回モータ１９に同左側から作動油を供給し，操作レバー２２ｂが右方向に操作されると同右側に移動して旋回モータ１９に同右側から作動油を供給する。
【００２６】
また，コントロールバルブ３５−３８のバルブの開度は，対応する操作レバー２２ａ，２２ｂの操作量に応じて変化する。すなわち，操作レバー２２ａ，２２ｂの操作量は油圧アクチュエータ１６−１９の動作速度を規定する。例えば，操作レバー２２ａ，２２ｂの或る方向の操作量を増加すると，その方向に対応するコントロールバルブ３５−３８のバルブの開度が増加して，油圧アクチュエータ１６−１９に供給される作動油の流量が増加し，これにより油圧アクチュエータ１６−１９の速度が増加する。このように，操作レバー２２ａ，２２ｂで生成される操作信号は，対象の油圧アクチュエータ１６−１９に対する速度指令の側面を有している。そこで本稿では操作レバー２２ａ，２２ｂが生成する操作信号を，油圧アクチュエータ１６−１９（コントロールバルブ３５−３８）に対する速度指令と称することがある。
【００２７】
メインポンプ３９から吐出される作動油の圧力（作動油圧）は，リリーフ圧で作動油タンク４１と連通するリリーフ弁４０によって過大にならないように調整されている。油圧アクチュエータ１６−１９に供給された圧油がコントロールバルブ３５−３８を介して再度作動油タンク４１に戻るように，コントロールバルブ３５−３８の戻り流路は作動油タンク４１と連通している。
【００２８】
コントローラ２１は，ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５，バケット角度センサ２６，旋回角速度センサ２７，傾斜角度センサ２８と，ブームシリンダ１６に取付けられたブームボトム圧センサ２９とブームロッド圧センサ３０と，アームシリンダ１７に取付けられたアームボトム圧センサ３１とアームロッド圧センサ３２の信号が入力されるように構成されており，これらのセンサ信号を基にコントローラ２１はフロント作業機１が運搬する運搬物の荷重値(運搬荷重)を演算し，その荷重計測結果をモニタ２３に表示するように構成されている。
【００２９】
−システム構成−
図３は本実施形態の作業機械に搭載される荷重計測システムのシステム構成図である。本実施形態の荷重計測システムは，いくつかのソフトウェアの組み合わせとしてコントローラ２１内部に実装されており，センサ２４−３２の信号，および積載量リセット指示器４２からの積算リセット指示信号，外部通信機４３からの情報（例えばダンプトラック２の最大積載量に係るデータ）を入力し，コントローラ２１内部で運搬物の荷重値やその積算値の演算処理等を実行し，その処理結果を必要に応じてモニタ２３表示するように構成されている。
【００３０】
図３のコントローラ２１の内部にはコントローラ２１が有する機能をブロック図で示している。コントローラ２１は，動作判定部５０と，荷重演算部５１と，積算指示出力部５２と，積載量演算部５３と，出力情報生成部５４と，最大積載量取得部５５と，目標運搬荷重演算部５６と，最小積算荷重値演算部５７を備えている。
【００３１】
動作判定部５０は，フロント作業機１２の姿勢情報及びアクチュエータ１６，１７の負荷情報の少なくとも一方に基づいてフロント作業機１２の動作（例えば運搬動作，積込動作）を判定する。荷重演算部５１は，フロント作業機１２が運搬機械２に対する運搬動作を実施したと動作判定部５０により判定されたときフロント作業機１２が運搬する運搬物の荷重値である運搬荷重を演算する。積算指示出力部５２は，後述する所定の条件が満たされた場合に積載量演算部５３に対して積算指示を出力する。積載量演算部５３は，積算指示出力部５２から積算指示を入力したとき荷重演算部５１で演算された運搬荷重を積算して運搬機械２の積載量を演算し，積載量リセット指示器４２の積算リセット指示信号を入力したときそれまでに演算した積載量をゼロにリセットする。
【００３２】
目標運搬荷重演算部５６は，積載量演算部５３で演算される積載量が変化したとき，次回の運搬動作で運搬すべきバケット一杯当たりの運搬荷重の目標値である目標運搬荷重を積載量演算部５３で演算される積載量に基づいて演算する。最大積載量取得部５５は，所定の信号（本実施形態では積載量リセット指示器４２の積算リセット指示信号）をトリガーにして外部通信機４３を介して積込作業の対象となっている運搬機械２の最大積載量を取得する。本実施形態の目標運搬荷重演算部５６は，最大積載量取得部５５が取得した最大積載量から積載量演算部５３が演算した積載量を減じた残り積載量と，その残り積載量をバケット容量で除した残り積込回数とに基づいて目標運搬荷重を演算している。
【００３３】
最小積算荷重値演算部５７は，積算指示出力部５２が積算指示を出力する条件の１つとして利用する運搬荷重の閾値である最小積算荷重値を目標運搬荷重演算部５６で演算される目標運搬荷重の大きさに応じて演算する。より具体的には最小積算荷重値演算部５７は，目標運搬荷重が小さいほど小さな最小積算荷重値を演算するように構成されている。本実施形態の最小積算荷重値演算部５７は，目標運搬荷重演算部５６で演算される目標運搬荷重と予め設定されている最小積算荷重変更閾値の大小関係に基づいて２つの最小積算荷重値（第１設定値，第２設定値）のうちどちらを選択するか決定することで最小積算荷重値を演算している。
【００３４】
本実施形態の積算指示出力部５２は，フロント作業機１２が運搬機械２に対する積込動作を実施したと動作判定部５０により判定され，かつ，荷重演算部５１で演算された運搬荷重が最小積算荷重値演算部５７で演算された最小積算荷重値以上であるとき，積載量演算部５３に積算指示を出力する。すなわちこの２つが積算指示出力部５２が積算指示を出力する所定の条件となる。
【００３５】
出力情報生成部５４は，荷重演算部５１と積載量演算部５３と最大積載量取得部５５と目標運搬荷重演算部５６の出力に基づいてモニタ２３に表示する情報を生成する。モニタ２３は出力情報生成部５４が生成した情報を表示する。
【００３６】
次に本発明の実施形態の一例である作業機械の荷重計測システムが積込作業中に荷重を計測し，その荷重を積算して運搬機械の積載量を出力する方法について図４から図１０を用いて説明する。
【００３７】
図４Ａ及び図４Ｂは油圧ショベル１の作業の一例を示す概観図である。図４Ａは油圧ショベル１が掘削した運搬物（掘削物４）を運搬機械２の荷台に積み込む「積込作業」（図４Ａのように掘削が伴う場合「掘削積込作業」と称することがある）を示す外観図である。図４Ｂは掘削積込作業中の動作と同一又は類似する動作が行われるが運搬機械２への運搬物の積み込みは行われない「動作類似非積込作業」（例えば，地均し作業や清掃作業が含まれる）を示す外観図である。
【００３８】
一般には油圧ショベル１による掘削積込作業（図４Ａ）は，掘削対象３を掘削しバケット１５内部に掘削物４を積載する「掘削動作」と，掘削動作の後に旋回し走行面５上の運搬機械２の荷台上にバケット１５を移動する「運搬動作」と，運搬動作の後に掘削物４を運搬機械２に放出する「積込動作」と，積込動作の後に掘削対象３の位置へバケット１５を移動する「リーチング動作」という４つの動作を１サイクルとする。そしてこの４つの動作を繰返し実施することで運搬機械２の荷台を運搬物で満杯にする。運搬動作は多くの場合旋回ブーム上げによって行われる。積込動作は多くの場合バケットダンプによって行われる。
【００３９】
運搬機械２の荷台に掘削物４を過剰に積込むと過積載となり，積み直し作業や運搬機械２の損傷を招く。また積込が過少である場合は運搬量が少なくなり現場の作業効率が下がる。そのため，運搬機械２への積載量は適正にすることが必要となる。掘削物４の荷重値である運搬荷重は運搬動作中に計測されるが，その運搬荷重と，運搬荷重を積算して求めた運搬機械２の積載量とを油圧ショベル１の操作者に提示することで，油圧ショベル１の操作者は現在の運搬機械２への積込みが適切か否か把握でき，運搬機械２の積載量を適正にすることができる。
【００４０】
また，油圧ショベル１は，図４Ａに示すような掘削積込作業の合間に，図４Ｂに示すような走行面５上や掘削対象３の周囲の土砂を集め，その集めた土砂をストック６に運搬する清掃作業を行うことがある。例えば，図４Ａに示すような掘削積込作業を継続すると運搬機械２への積み込みの際にこぼしたり，掘削対象３が崩れたりして，運搬機械２の走行面５上に土砂が散乱することがある。その場合，運搬機械２が積込作業を実施する場所に侵入できず，掘削積込作業を実施することができなくなり得るため，油圧ショベル１により周囲の邪魔な土砂を取り除く清掃作業を行う。また，油圧ショベル１は，効率良く掘削積込作業を行うため，掘削対象３が油圧ショベル１の作業範囲内に収まるように，次の運搬機械２の到着を待つ間に掘削対象３の形状を整形する地均し作業を行う。清掃作業や地均し作業は動作が図４Ａに2示す掘削積込作業と類似し，なおかつ運搬物の運搬を伴っている。そのため，運搬機械の積載量を精度よく演算するためには，清掃や地均し等の動作類似非積込作業と，運搬機械への積込作業とを判別し，後者が行われている場合のみ運搬荷重を積算する必要がある。
【００４１】
−動作判定部５０によるフロント作業機の動作判定−
図５はコントローラ２１における動作判定部５０が，フロント作業機１２によるダンプトラック２の荷台の上方への運搬物４の運搬の開始と終了を判定する方法を示すフローチャートであり，図６はアームボトム圧センサ３１の検出値（アームシリンダボトム圧力）及びバケット角度センサ２６の検出値（アーム−バケット相対角度）と動作判定部５０による判定結果の関係を示すグラフの一例である。
【００４２】
図５のフローチャートは油圧ショベル１のコントローラ２１において予め定められたサンプリング周期毎に実行される。
【００４３】
動作判定部５０は，ステップＳ１００でアームボトム圧センサ３１の出力を監視し，予め設定されている閾値１より低い状態から閾値１を超えたか否か判定する。油圧ショベル１はアームシリンダ１７を押し出して掘削するため，図６の下側のグラフに示すようにアームシリンダボトム圧は掘削動作中に大きくなるので，本実施形態ではアームボトム圧が閾値１を上回ったタイミングで掘削動作を開始したとみなしている。ステップＳ１００でアームボトム圧が閾値１より低い状態から閾値１を超えたと判定された場合は，動作判定部５０は油圧ショベル１が掘削動作を開始したと判定してステップＳ１０１に進む。反対にアームボトム圧が閾値１より低い状態から閾値１を超えない場合（閾値１以下を保持する場合）はステップＳ１００の前に戻り，アームボトム圧センサ３１の出力の監視を続行する。
【００４４】
ステップＳ１０１では引き続きアームボトム圧センサ３１の出力を監視し，予め設定されている閾値２より高い状態から閾値２を下回ったか否か判定する。図６の下側のグラフに示すようにアームシリンダボトム圧は掘削動作が終了すると小さくなるので，本実施形態ではアームボトム圧が閾値２を下回ったタイミングで掘削動作が終了し，運搬動作を開始したとみなしている。ステップＳ１０１でアームボトム圧が閾値２より高い状態から閾値２を下回ったと判定された場合は，動作判定部５０は油圧ショベル１が掘削動作を終了し且つ運搬動作を開始したと判定してステップＳ１０２に進む。反対にアームボトム圧が閾値２より高い状態から閾値２を下回らない場合（閾値２以上を保持する場合）は動作判定部５０は掘削動作が継続していると判定し，ステップＳ１０１の前に戻ってアームボトム圧センサ３１の出力の監視を続行する。
【００４５】
なお，閾値１と閾値２の関係に関して，図６に示した例では閾値１＜閾値２の関係が成り立っているがこれは一例に過ぎず，油圧ショベル１の掘削動作の開始と終了の判定が可能な範囲で任意の値を設定できる。またその際，閾値１と閾値２の大小関係は問わないものとする。
【００４６】
ステップＳ１０２では動作判定部５０は運搬動作が開始したという判定（運搬動作判定）を外部に出力しステップＳ１０３に進む。このときの判定の出力先には荷重演算部５１が含まれる。
【００４７】
ステップＳ１０３では，動作判定部５０はバケット角度センサ２６の出力を監視し，アーム−バケット間の相対角度（アーム１４とバケット１５のなす角）が予め設定されている閾値３より小さい角度から閾値３を上回ったか否か判定する。運搬動作を終え積込動作を開始する油圧ショベル１はバケット１５内の土砂（運搬物）を放出するためにアーム１４とバケット１５のなす角を狭めるように動作する。つまり図６の上側のグラフに示すようにアーム１４とバケット１５の相対角度は運搬動作から積込動作に遷移する際に大きくなるので，本実施形態ではアーム１４とバケット１５の相対角度が閾値３を上回ったタイミングで運搬動作が終了し，積込動作を開始したとみなしている。ステップＳ１０３でアーム−バケット相対角度が閾値３を上回ったと判定された場合は，動作判定部５０は油圧ショベル１が運搬動作を終了し且つ積込動作を開始したと判定してステップＳ１０４に進む。反対にアーム−バケット相対角度が閾値３を上回らないと判定された場合（閾値３未満を保持する場合）は，動作判定部５０は運搬動作が継続していると判定し，ステップＳ１０３の前に戻ってバケット角度センサ２６の出力の監視を続行する。
【００４８】
ステップＳ１０４では動作判定部５０は積込動作が開始したという判定（積込動作判定）を外部に出力しステップＳ１００に戻る。このときの判定の出力先には荷重演算部５１と積算指示出力部５２が含まれる。
【００４９】
−荷重演算部５１による荷重値演算−
図７はコントローラ２１における荷重演算部５１によるバケット１５内の運搬物の瞬時荷重Ｍｌの演算方法の説明図である。図７を用いて，荷重演算部５１が荷重を演算する方法を説明する。荷重の計測はブーム１３の回動軸周りに作用し，ブームシリンダ１６が発生するトルクと，フロント作業機１２が重力と旋回遠心力により発生するトルクと，運搬物が重力と旋回遠心力により発生するトルクの釣合を利用する。
【００５０】
ブームシリンダ１６の推力Ｆｃｙｌはブームボトム圧センサ２９の出力信号をＰ１，ブームロッド圧センサ３０の出力信号をＰ２，ブームシリンダ１６の受圧面積をＡ１，Ａ２として，以下の式（１）で算出される。
【００５１】
Ｆｃｙｌ＝Ａ１・Ｐ１−Ａ２・Ｐ２・・・（１）
ブームシリンダ１６が発生するトルクＴｂｍは，ブーム回動軸とブームシリンダ１６の推力の作用点を結んだ線分の長さをＬｂｍ，ブームシリンダ１６の推力Ｆｃｙｌと線分Ｌｂｍと推力の方向が成す角度をθｃｙｌとして以下の式（２）で算出される。
【００５２】
Ｔｂｍ＝Ｆｃｙｌ・Ｌｂｍ・ｓｉｎ（θｃｙｌ）    …（２）
フロント作業機１２が重力により発生するトルクＴｇｆｒは，フロント作業機１２の重心重量をＭｆｒ，重力加速度をｇ，ブーム回動軸とフロント重心までの前後方向の長さをＬｆｒ，ブーム回動軸とフロント重心を結ぶ線分と水平面が成す角度をθｆｒとして以下の式（３）で算出される。
【００５３】
Ｔｇｆｒ＝Ｍｆｒ・ｇ・Ｌｆｒ・ｃｏｓ（θｆｒ）    …（３）
フロント作業機１２が旋回遠心力により発生するトルクＴｃｆｒは，上部旋回体１２の旋回中心とフロント重心までの前後方向の長さをＲｆｒ，旋回角速度をωとして以下の式（４）で算出される。
【００５４】
Ｔｃｆｒ＝Ｍｆｒ・Ｒｆｒ・ω２・ｓｉｎ（θｆｒ）    …（４）
なお，Ｍｆｒ，Ｌｆｒ，Ｒｆｒ，θｆｒは予め設定された上部旋回体１２，ブーム１３，アーム１４，バケット１５それぞれの長さ，重心位置，重量と，ブーム角度センサ２４，アーム角度センサ２５，バケット角度センサ２６から出力される角度信号から算出される。
【００５５】
運搬物が重力により発生するトルクＴｇｌは，運搬物の重量をＭｌ，ブーム回動軸とバケット重心までの前後方向の長さをＬｌ，ブーム回動軸と運搬物重心を結ぶ線分と水平面が成す角度をθｌとして以下の式（５）で算出される。
【００５６】
Ｔｇｌ＝Ｍｌ・ｇ・Ｌｌ・ｃｏｓ（θｌ）    …（５）
運搬物が旋回遠心力により発生するトルクＴｃｌは，上部旋回体１２の旋回中心とバケット重心までの前後方向の長さをＲｌとして以下の式（６）で算出される。
【００５７】
Ｔｃｌ＝Ｍｌ・Ｒｌ・ω２・ｓｉｎ（θｌ）    …（６）
式（２）から（６）の釣合いを変形して運搬物重量Ｍｌに関して展開すると，運搬物重量Ｍｌは以下の式（７）で算出される。
【００５８】
Ｍｌ＝（Ｔｂｍ−Ｔｇｆｒ−Ｔｃｆｒ）／
（Ｌｌ・ｇ・ｃｏｓ（θｌ）＋Ｒｌ・ω２・ｓｉｎ（θｌ））    …（７）
式（１）から（７）による荷重の演算は，センサのノイズや油圧回路の特性などにより運搬動作中常に一定の値を出力できないので，運搬動作中の所定期間の運搬物重量Ｍｌを平均化して，荷重を確定する。
【００５９】
−目標運搬荷重，最小積算荷重値，運搬荷重，及び運搬荷重の積算値の演算処理−
図８および図９を用いて，目標運搬荷重演算部５６が運搬機械２の積載量に応じてバケット１杯の目標運搬荷重を演算し，最小積算荷重値演算部５７が目標運搬荷重値に応じて最小積算荷重値を設定した後，積算指示出力部５２が荷重演算部５１から出力される運搬荷重を積算するか否か判定する方法について述べる。図８は第１実施形態のコントローラ２１が実行する運搬荷重の確定及び積算処理を示すフローチャートである。図９は本実施形態における積載量Ｍｔ，目標運搬荷重Ｍｔａｒ，運搬荷重及び最小積算荷重値の変化の一例をグラフで示した図である。図９上段は積載量Ｍｔの変化を示す図であり，積載量Ｍｔを実線で，残り積載量Ｍｒｅｍを一点鎖線で，最大積載量Ｍｍａｘを破線で示している。図９中段は目標運搬荷重Ｍｔａｒの変化を示す図であり，目標運搬荷重Ｍｔａｒを実線で，最小積算荷重変更閾値とバケット容量Ｍｂｋを破線で示している。図９下段は運搬荷重の変化を棒グラフで示す図であり，各バーの中にそのときの目標運搬荷重を示しており，最小積算荷重値の変化を点線で示している。
【００６０】
図８の各ステップはコントローラ２１において予め定められたサンプリング周期毎に実行される。
【００６１】
ステップＳ１１０で積載量演算部５３は，積載量リセット指示器４２から積算リセット指示信号が出力されているか否か検出する。ここで積算リセット指示信号が検出されない場合はステップＳ１１３に進む。一方，ステップＳ１１０で積算リセット指示信号が検出された場合，積載量演算部５３はステップＳ１１１で運搬機械２の積載量をゼロにリセットする（図９上段の積載量の欄参照）。続くステップＳ１１２で最大積載量取得部５５は最大積載量Ｍｍａｘの取得に関してコントローラ２１内部に保持している最大積載量取得フラグを未取得状態に設定してステップＳ１１３に進む。
【００６２】
ステップＳ１１３で，最大積載量取得部５５は，積込作業の対象の運搬機械２からその運搬機械２の最大積載量Ｍｍａｘを外部通信機４３を介して取得する。例えば最大積載量取得部５５から運搬機械２に対して最大積載量出力要求を送信し，その要求を受けた運搬機械２から最大積載量情報を油圧ショベル１の最大積載量取得部５５に送信してもらう方法がある。ここで，通信が成立しなかった場合など，外部通信機４３を介して最大積載量Ｍｍａｘを取得できない場合は最大積載量取得フラグを未取得状態のままに保持する。一方，最大積載量Ｍｍａｘを取得できた場合は最大積載量取得フラグを取得済み状態に設定する。
【００６３】
ステップＳ１１４で，目標運搬荷重演算部５６は最大積載量取得フラグを読取り最大積載量取得部５５が運搬機械２の最大積載量Ｍｍａｘを取得しているか否か判定する。ここで最大積載量Ｍｍａｘを取得できていないと判定された場合（すなわち最大積載量取得フラグが未取得状態の場合）は，ステップＳ１１８において，図９中段の目標運搬荷重の欄におけるリセット指示信号取得から最大積載量取得に示す期間のように目標運搬荷重を予め定められているバケット１５の容量Ｍｂｋに設定した後ステップＳ１１９に進む。一方，最大積載量Ｍｍａｘを取得していると判定された場合（すなわち最大積載量取得フラグが取得済み状態の場合）はステップＳ１１５に進んで目標運搬荷重の演算を行う。
【００６４】
ステップＳ１１５では，目標運搬荷重演算部５６は最大積載量取得部５５が取得した運搬機械２の最大積載量Ｍｍａｘと積載量演算部５３が演算した積載量Ｍｔの差をとることで残り積載量Ｍｒｅｍを演算する。続いてステップＳ１１６では，目標運搬荷重演算部５６は，ステップＳ１１５で演算した残り積載量Ｍｒｅｍとバケット容量Ｍｂｋに基づいて残り積込回数Ｎｒｅｍを以下の式（８）で演算する。なお，下記式（８）のＣｅｉｌは整数への切り上げを表すものとする。
【００６５】
Ｎｒｅｍ＝Ｃｅｉｌ（Ｍｒｅｍ／Ｍｂｋ）    …（８）
ステップＳ１１７において，目標運搬荷重演算部５６は，残り積載量Ｍｒｅｍ（ステップＳ１１５）に対する残り積込回数Ｎｒｅｍ（ステップＳ１１６）の商を取ることで目標運搬荷重Ｍｔａｒを演算してステップＳ１１９に進む。図９中段及び下段の目標運搬荷重Ｍｔａｒおよび運搬荷重の欄に示すように，目標運搬荷重Ｍｔａｒを超えた運搬を連続して行うと，最後の積込において目標運搬荷重は小さくなる場合がある。
【００６６】
ステップＳ１１９では，最小積算荷重値演算部５７は，目標運搬荷重Ｍｔａｒがコントローラ２１（最小積算荷重値演算部５７）内部に記録している最小積算荷重変更閾値未満か否かを判定する。目標運搬荷重Ｍｔａｒが最小積算荷重変更閾値未満の場合はステップＳ１２０で図９下段の運搬荷重の欄に示すように最小積算荷重値として第２設定値を演算し，最小積算荷重変更閾値以上の場合はステップＳ１２１で最小積算荷重値として第１設定値を演算し，ステップＳ１２２に進む。第２設定値は第１設定値より小さく，例えば第１設定値はバケット容量Ｍｂｋの３分の２，第２設定値はバケット容量Ｍｂｋの３分の１から２分の１の値に設定できる。また第１設定値と第２設定値はその性質上目標運搬荷重より小さい値となる。そのため目標運搬荷重に対する割合で第１設定値と第２設定値を規定しても良い。
【００６７】
ところで，図９下段の運搬荷重の欄に示すように，地均し作業などの動作類似非積込作業ではバケット一杯に運搬物を入れることが少なく運搬動作中に計測される運搬荷重は，作業対象の運搬機械に対する積込作業の最終サイクル以外のサイクル（通常サイクル）で計測される運搬荷重より小さいことが多い。そのため，通常サイクル中の最小積算荷重値はできるだけ大きくして動作類似非積込作業中の運搬荷重を積算の対象から除外する必要がある。一方で，作業対象の運搬機械に対する積込作業の最終サイクルでは，残り積載量に合わせた運搬荷重の調整が油圧ショベルの操作者によって行われるため（このような理由で本稿では最終サイクルを「調整サイクル」と称し，その他のサイクルを「通常サイクル」と称することがある），通常サイクルより目標運搬荷重Ｍｔａｒが小さくなることが多い。つまり積込作業の最終サイクル（調整サイクル）の運搬荷重は動作類似非積込作業の運搬動作中に計測される運搬荷重と同程度に小さくなる可能性があり，積込作業の最終サイクルの最小積算荷重値は通常サイクルよりも相対的に小さくする必要がある。そこで本実施形態の最小積算荷重値演算部は図９に示すように目標運搬荷重Ｍｔａｒの大きさに応じて最小積算荷重値を演算しており，これを基に積算指示出力部５２が積込作業と動作類似非積込作業の判別をして積算の要否を判断している。
【００６８】
ステップＳ１２２では，荷重演算部５１は，動作判定部５０から運搬動作判定が出力されたか否か監視し，運搬動作判定を検出した場合はステップＳ１２３に進み，そうでない場合は処理をステップＳ１１０に戻す。
【００６９】
ステップＳ１２３では，荷重演算部５１は式（１）から（７）に関する演算を行い，瞬時の掘削物重量（瞬時荷重値）Ｍｌを演算し，続いてステップＳ１２４では瞬時荷重値Ｍｌを記録し，ステップＳ１２５に進む。
【００７０】
ステップＳ１２５では，荷重演算部５１は動作判定部５０から運搬動作判定が出力されてから所定時間（「荷重演算期間」と称することがある）が経過しているか否か判定し，所定時間が経過していない場合はステップＳ１２３の前に戻り，ステップＳ１２３とＳ１２４を再度実行する。所定時間が経過している場合はステップＳ１２６に進む。
【００７１】
ステップＳ１２６では，荷重演算部５１は所定時間に演算した瞬時荷重値Ｍｌの平均荷重値を演算する。瞬時荷重値Ｍｌはサンプリング毎に異なっているので，所定期間の平均をとることで運搬荷重を確定する。ここで演算された運搬荷重は積算指示出力部５２，積載量演算部５３及び出力情報生成部５４に出力される。
【００７２】
積算指示出力部５２は，ステップＳ１２７において，動作判定部５０から積込動作判定が出力されたか否か監視する。ステップＳ１２７で積込動作判定が検出されていない場合はステップＳ１２７の前に戻って積込操作判定の出力の監視を継続し，積込操作判定が検出された場合はステップ１２８に進む。
【００７３】
ステップＳ１２８では，積算指示出力部５２は，ステップＳ１２６で演算された瞬時荷重値Ｍｌの平均（運搬荷重）がステップＳ１２０又はＳ１２１で演算された最小積算荷重値を上回っているか否か判定する。運搬荷重が最小積算荷重値を上回っている場合は積算指示を出力してステップＳ１２９に進み，そうでない場合はステップＳ１３０に進む。
【００７４】
ステップＳ１２９では，積載量演算部５３は，コントローラ２１の内部に保持しているこれまでの運搬荷重の積算値にステップＳ１２６で演算した運搬荷重を積算し，それを運搬機械２の積載量として出力情報生成部５４及び目標運搬荷重演算部５６に出力し，ステップＳ１３０に処理を進める。
【００７５】
ステップＳ１３０では，荷重演算部５１は，ステップＳ１２４で記録した瞬時荷重値Ｍｌの記録をリセットし，処理をステップＳ１１０に戻す。
【００７６】
図１０は本実施形態のモニタ２３の出力画面を示す外観図である。図１０を用いて出力情報生成部５４の出力，およびモニタ２３の荷重計測結果に係る表示内容について説明する。
【００７７】
この図に示すように，出力情報生成部５４は，ステップＳ１１３で取得され最大積載量取得部５５から入力される運搬機械２の最大積載量９０と，ステップＳ１２９で演算され積載量演算部５３から入力される運搬機械２の積載量９１と，ステップＳ１１７またはＳ１１８で演算され目標運搬荷重演算部５６から入力される目標運搬荷重９２と，ステップＳ１２６で演算され荷重演算部５１から入力される運搬荷重９３とをモニタ２３上に数値として表示させる。
【００７８】
−動作・効果−
図９を利用して本実施形態の動作及び効果について説明する。図９の例では油圧ショベル１は，積込対象の運搬機械２に対する掘削積込作業を４回のサイクル（すなわち４回の積込回数）で完了している。運搬機械２への積込を開始した第１サイクルから第３サイクルまでの通常サイクルでは残り積載量Ｍｒｅｍが最小積算荷重変更閾値より多く各サイクルの目標運搬荷重Ｍｔａｒが最小積算荷重変更閾値を超える（図９中段）。そのため最小積算荷重値演算部５７は最小積算荷重値を第１設定値に保持する（図９下段）。通常サイクルでは油圧ショベル１の操作者はできるだけ多くの運搬物をバケットに入れようとするため，荷重演算部５１が演算する第１から第３サイクルの運搬荷重は全て第１設定値を超える（図９下段）。そのため，動作判定部５０で積込動作が検出されるたびに積算指示出力部５２から積算指示が出力され，積算演算部５３は各運搬荷重を積算する（図９上段）。もし第1サイクルの前や第１から第３サイクルの合間に地均し作業等の動作類似非積込作業が実施され，そこで運搬荷重の計測と積込動作の検出があっても，この種の作業中の運搬荷重は第１設定値より小さいことが多いので，積算対象から除外することができる。
【００７９】
最後の積込である第４サイクル（調整サイクル）では残り積載量Ｍｒｅｍが少なく運搬荷重の調査が行われるため（図９上段），目標運搬荷重Ｍｔａｒが最小積算荷重変更閾値を下回る（図９中段）。そのため，最小積算荷重値演算部５７は最小積算荷重値を第１設定値より小さい第２設定値に変更する（図９下段）。荷重演算部５１が演算する第４サイクルの運搬荷重は他のサイクルの運搬荷重より小さいながらも第２設定値を超えている（図９下段）。そのため，動作判定部５０で積込動作が検出されたときに積算指示出力部５２から積算指示が出力され，積算演算部５３は第４サイクルの運搬荷重を積算する（図９上段）。第４サイクルは運搬機械２の積載量を最大積載量に近づけるための運搬荷重の調整が行われるサイクルであり，これにより運搬機械２の積載量を最大積載量に近づけることができる。
【００８０】
最後の４回目の積込を終えて運搬機械２への積込作業が完了したら操作者は積載量リセット指示器４２を操作して運搬荷重の積算値をゼロリセットする（図９上段）。これにより残り積載量Ｍｒｅｍが増加して目標運搬荷重Ｍｔａｒが最小積算荷重変更閾値を超えるため（図９中段），最小積算荷重値変更部５７は最小積算荷重値を第２設定値から第１設定値に戻す（図９下段）。これにより新たな運搬機械２への初回の積込（第１サイクル）が開始される前に動作類似非積込作業が実施され第１設定値未満の少量の運搬荷重が計測されたとしても積算指示出力部５２は積算指示を出力しないので，動作類似非積込作業の運搬荷重が積算されることを防止できる。
【００８１】
以上のように，本実施形態に係る油圧ショベル１では，運搬荷重が最小積算荷重値を超えていることを積算の条件に追加し，その最小積算荷重値の大きさを積載量Ｍｔ（残り積載量Ｍｒｅｍ）が変化する都度演算される目標運搬荷重Ｍｔａｒの大きさに応じて変更した。これにより積込作業の進展に即した運搬荷重が計測された場合にのみ積算が実行されるようになるので，動作類似非積込作業で通常の積込作業の運搬荷重よりも小さい運搬荷重が計測されてもそれを積算対象から排除できる。すなわち動作類似非積込作業を精度良く判別してその際の運搬荷重を積算対象から除外できるため運搬機械２の積載量の演算値Ｍｔの正確度を向上できる。
【００８２】
なお，最小積算荷重値の演算方法は前述した方法に限定されるものではなく，異なる方法によって演算しても良い。例えば，複数の最小積算荷重変更閾値を設定し，最小積算荷重変更閾値に応じて複数の最小積算荷重値が設定されるように構成されていても良い。また，目標運搬荷重の減少につれて最小積算荷重値も減少するような目標運搬荷重と最小積算荷重値の関係をテーブル等で予め決めておき，目標運搬荷重の大きさに応じて最小積算荷重値を演算するように最小積算荷重値演算部５７を構成しても良い。
【００８３】
＜第２実施形態＞
図１１および図１２を用いて本発明の第２実施形態に係る作業機械について説明する。本実施形態では運搬物の種類や運搬機械の最大積載量に基づいて最小積算荷重値の大きさを変更している。図１１は本実施形態の作業機械に搭載される荷重計測システムのシステム構成図で，図１２は本実施形態の油圧ショベルが運搬荷重の積算を許可する最小積算荷重値の大きさを変更する方法を示すグラフである。先の実施形態と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略することがある（以後の実施形態についても同様とする）。
【００８４】
図１１のコントローラ２１は第１実施形態の構成に加えてさらに掘削対象３の種類（例えば，砂，土，粘土，鉄鉱石，石炭等）を設定する作業環境設定機４４の入力を受け付けるように構成されている。コントローラ２１内部はさらに，複数の最小積算荷重値の設定を記憶している最小積算荷重設定記憶部６１と，作業環境設定機４４，最大積載量取得部５５及び目標運搬荷重演算部５６の出力に基づいて最小積算荷重設定記憶部６１に記憶されている複数の設定から最小積算荷重値を選択する最小積算荷重値演算部５７を備える。
【００８５】
本実施形態の最小積算荷重値演算部５７は，第１実施形態のものと同じ目標運搬荷重の大きさに加えて，運搬物の種類及び運搬機械の最大積載量の少なくとも一方に基づいて最小積算荷重値を演算している。
【００８６】
図１２Ａでは，最大積載量の異なる運搬機械Ａと運搬機械Ｂに同じ種類の運搬物ａを積み込む場面を想定し，最小積算荷重値演算部５７により運搬機械の最大積載量に基づいて最小積算荷重値を演算する場合について説明する。最大積載量が大きい運搬機械Ａに積込作業を行う場合，例えば４回連続してバケット容量（図１２Ａの左端のバー参照）での運搬を行うと，最後の積込（５回目の積込）における運搬荷重は他の運搬荷重に比して極端に小さくなる。そのため，図８のステップＳ１２０で定める最小積算荷重値の設定値の大きさは図１２Ａ中の設定値２Ａａのように５回目の運搬荷重よりも小さく設定する必要がある。一方で，運搬機械Ａよりも最大積載量が小さい運搬機械Ｂに積込作業を行う場合，例えば２回連続してバケット容量での運搬を行った場合でも最後の積込（3回目の積込）における運搬荷重は他の運搬荷重とあまり変化しない。そのため，図８のステップＳ１２０で定める最小積算荷重値の設定値の大きさは図１２Ａ中の設定値２Ｂａのように大きく設定する必要がある。このような場合，最小積算荷重値演算部５７により運搬機械の最大積載量に基づいて最小積算荷重値を演算すれば，最大積載量の異なる運搬機械に対する積込作業においても最小積算荷重値を最適化でき第１実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００８７】
また，図１２Ｂでは，密度の異なる２種類の運搬物ａ，ｂを最大積載量の同じ運搬機械Ｂに積み込む場面を想定し，最小積算荷重値演算部５７により運搬物の種類に基づいて最小積算荷重値を演算する場合について説明する。まず，密度の大きい運搬物ａを運搬機械Ｂに積込作業を行う場合は，図８のステップＳ１２１で定める最小積算荷重値は運搬物ａの場合のバケット容量Ｍｂｋに応じて演算されるが，積み込む対象が運搬物ａより密度の小さい運搬物ｂの場合，バケット容量Ｍｂｋは運搬物ａのときよりも小さくなる。そのため図８のステップＳ１２１で定める最小積算荷重値の設定値１ｂを運搬物ａのときよりも小さく設定する必要がある。さらに，運搬物ｂで運搬機械Ｂに積込作業を行う場合，例えば５回連続してバケット容量での運搬を行うと最後の積込（６回目の積込）における運搬荷重がバケット容量に比して極めて小さいため，図８のステップＳ１２０で定める最小積算荷重の設定値２Ｂｂの大きさは設定値１ｂよりもさらに小さくなるよう設定する必要がある。このような場合，最小積算荷重値演算部５７により運搬物の種類（密度，粘性等）に基づいて最小積算荷重値を演算すれば，種類の異なる運搬物に関する積込作業においても最小積算荷重値を最適化でき第１実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００８８】
なお，ここでは改めて説明しないが，運搬機械の最大積載量と運搬物の種類の双方に基づいて最小積算荷重値を演算するように最小積算荷重値演算部５７を構成しても良いことはいうまでもない。
【００８９】
＜第３実施形態＞
図１３および図１４を用いて本発明の第３実施形態に係る作業機械について説明する。本実施形態では運搬機械への積込回数を計数し，目標運搬荷重値と積込回数に応じて最小積算荷重を変更している。
【００９０】
図１３は本実施形態の作業機械に搭載される荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。この図のコントローラ２１は，積算指示出力部５２から積算指示が出力された回数である積込回数を計数する積込回数計数部６２を備えている。最小積算荷重値演算部５７は，目標運搬荷重演算部５６と積込回数計数部６２の出力に基づいて積算指示出力部５２が積算指示を判定する際の最小積算荷重の大きさを変更するように構成されている。より具体的には，最小積算荷重値演算部５７は，目標運搬荷重の大きさが最小積算荷重変更閾値以上のとき最小積算荷重値として第１設定値を算出し，目標運搬荷重の大きさが最小積算荷重変更閾値未満のとき又は積込回数計数部６２で計数された積込回数が所定の閾値（積込回数閾値と称する）以上のとき最小積算荷重値として第１設定値より小さい第２設定値を算出する。
【００９１】
図１４は第３実施形態のコントローラ２１が実行する運搬荷重の確定及び積算処理を示すフローチャートである。なお先に説明したフローチャート（図８）と同じ処理には同じ符号を付して適宜説明を省略することがある（後のフローチャートについても同様とする）。
【００９２】
ステップＳ１１０で積載量リセット指示器４２からの積載量のリセット指示信号が検出された場合，積込回数計数部６２はステップＳ１３１でコントローラ２１の内部に保持している積込回数をリセットする。
【００９３】
ステップＳ１１７またはステップＳ１１８の後のステップＳ１３２において，最小積算荷重値演算部５７は，目標運搬荷重Ｍｔａｒが最小積算荷重変更閾値を下回っているか，または積込回数が最小積算荷重値演算部５７に予め定められている積込回数閾値を上回っているかを判定する。この２つの条件のいずれかに該当する場合はステップＳ１２０に進んで最小積算荷重値を第２設定値に設定し，そうでない場合はステップＳ１２１に進んで最小積算荷重値を第１設定値に設定する。積込回数閾値としては，油圧ショベル１が運搬機械２への積込みに要する最低限の回数より１だけ小さい整数を設定できる。例えば積込回数が４回で終わる場合には積込回数閾値として３を設定することができる。
【００９４】
ステップＳ１２８において積算指示出力部５２が積算指示を出力した場合，積込回数計数部６２はステップＳ１２９の後のステップＳ１３３において，コントローラ２１の内部に保持している積込回数をカウントアップさせ，積込回数を更新する。
【００９５】
このように本実施形態では，最小積算荷重値を目標運搬荷重の大きさのみならず，積込回数によっても変更できるようにした。これにより最大積載量が取得できず残り積載量に即した目標運搬荷重を演算できない場合であっても，調整サイクルが行われる直前に最小積算荷重値を変更することができるので，運搬機械２の積載量の演算値の正確度を向上できる。
【００９６】
＜第４実施形態＞
図１５および図１６を用いて本発明の第４実施形態に係る作業機械について説明する。本実施形態の荷重計測システムの基本構成は図３のものと同じであるが，最小積算荷重値演算部５７が，最小積算荷重値として第２設定値を算出した後に積算指示出力部５２から積込指示が出力されたとき，目標運搬荷重の大きさに関わらず最小積算荷重値として第１設定値を算出する点に特徴がある。
【００９７】
図１５は本実施形態のコントローラ２１が実行する運搬荷重の確定及び積算処理を示すフローチャートである。図１５において，ステップＳ１１９において目標運搬荷重Ｍｔａｒが最小積算荷重変更閾値以上の場合は，ステップＳ１３４においてコントローラ２１内部に保持している最小積算荷重値変更フラグをＯＦＦに設定する。最小積算荷重値変更フラグは，最小積算荷重値を第２設定値に変更した後に積算指示があったか否かを示すフラグであり，初期値はＯＦＦで，最小積算荷重値が第２設定値の状態で積算指示が出力された場合にＯＮに設定される。
【００９８】
最小積算荷重値演算部５７は，ステップＳ１１９において目標運搬荷重Ｍｔａｒが最小積算荷重変更閾値未満の場合は，ステップＳ１３５において，最小積算荷重値変更フラグがＯＦＦか否かを判定する。ＯＦＦである場合はステップＳ１２０に進み，そうでない場合（すなわちＯＮの場合）はステップＳ１２１に進み最小積算荷重値を第１設定値に設定する。
【００９９】
ステップＳ１２８において積算指示出力部５２が積算指示を出力した場合，最小積算荷重値演算部５７は，ステップＳ１２９の後のステップＳ１３６において最小積算荷重値が第２設定値か否か判定する。第２設定値である場合はステップＳ１３７において最小積算荷重値変更フラグをＯＮに設定してステップＳ１３０に進み，第２設定値でない場合は最小積算荷重値変更フラグを変更することなくステップＳ１３０に進む。
【０１００】
−動作・効果−
次に図１６を用いて本実施形態の油圧ショベルの動作及び効果について説明する。図１６は図９同様に本実施形態における積載量Ｍｔ，目標運搬荷重Ｍｔａｒ，運搬荷重及び最小積算荷重値の変化の一例をグラフで示した図である。図１６の例では，地均し作業中に運搬荷重が計測された後に積載量リセット指示器４２の操作が行われており，それによるリセット指示信号が出力されている。
【０１０１】
上記のように構成された油圧ショベル１で第３サイクルまでの積算が完了すると，第４サイクルで運搬動作が行われる前にステップＳ１１９，Ｓ１３５，Ｓ１２０が実行されて，最小積算荷重値変更フラグがＯＦＦの状態で最小積算荷重値が第２設定値に設定される（図１６下段）。その後，第４サイクルの運搬動作と積込動作が行われるとステップＳ１３６，Ｓ１３７が実行されて最小積算荷重値変更フラグがＯＦＦからＯＮに変更される。，
【０１０２】
その後，ステップＳ１１０に戻って目標運搬荷重の演算処理（Ｓ１１７）までが行われ，ステップＳ１１９の処理が実行される。ステップＳ１１９では目標運搬荷重が最小積算荷重変更閾値未満なのでステップＳ１３５に進む。ステップＳ１３５では最小積算荷重値演算部５７は最小積算荷重値変更フラグの判定処理を行う。このとき，最小積算荷重値変更フラグは先ほどの第４サイクルのステップＳ１３７でＯＮに設定されているため，目標運搬荷重が最小積算荷重変更閾値未満であってもステップＳ１２１に進んで最小積算荷重値が第２設定値から第１設定値に変更される（図１６下段）。なお，たとえステップＳ１１９で目標運搬荷重が最小積算荷重変更閾値以上であったとしても，ステップＳ１１９からステップＳ１３４に進んで最小積算荷重値は第１設定値に変更されるため結果は変わらない。すなわち目標運搬荷重の大小に関わらず最小積算荷重値は必ず第１設定値に設定される。したがって，図１６下段に示すように，第４サイクル終了後の積載量リセット指示器４２の操作前に実施した地均し作業で運搬荷重が計測されても，その運搬荷重は第１設定値未満であるため積算されることはない。
【０１０３】
この後，図１６の例では地均し作業の完了後にオペレータが積載量リセット指示器４２を操作し，ステップＳ１１０で積算リセット指示信号が検出されて残り積載量が最大積載量まで増加する（図１６上段）。これによりステップＳ１１７で最小積算荷重変更閾値以上の目標運搬荷重が演算され（図１６中段），ステップＳ１１９からステップＳ１３４に進んで最小積算荷重値変更フラグがＯＮからＯＦＦに戻される。
【０１０４】
以上のように本実施形態では，最小積算荷重値演算部５７が，最小積算荷重値として第２設定値を算出した後に積算指示出力部５２から積込指示が出力されたとき，目標運搬荷重の大きさに関わらず最小積算荷重値として第１設定値を算出する。これにより積載量リセット指示器４２によるリセット指示信号の出力が遅れた場合でも動作類似非積込作業を精度良く判別してその際の運搬荷重を積算対象から除外できるため運搬機械２の積載量の演算値Ｍｔの正確度を向上できる。
【０１０５】
＜第５実施形態＞
図１７から図１９を用いて本発明の第５実施形態に係る作業機械について説明する。本実施形態は，最小積載荷重値と積込指示に基づいてフロント作業機１２による作業状況を判定し，その作業状況をモニタ２３等の報知装置に出力して操作者や管理者等に通知する点に特徴がある。
【０１０６】
図１７は本実施形態の作業機械に搭載される荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。この図のコントローラ２１は，最小積載荷重値演算部５７により第２設定値が算出されたか否かと積算指示出力部５２から積込指示が出力されたか否かに基づいてフロント作業機１２による作業状況を判定する作業状況判定部６４を備えている。作業状況判定部６４は，積載量リセット指示器４２と動作判定部５０と積算指示出力部５２と積載量演算部５３と最小積算荷重値演算部５７の出力に基づいて作業状況を判別し，その作業判別結果を出力情報生成部５４と外部通信機４３に出力する。
【０１０７】
図１８は本実施形態のコントローラ２１が作業状況判定部６４で行う処理のフローチャートである。図１８の各ステップはコントローラ２１において予め定められたサンプリング周期毎に実行される。ここでは作業状況判定部６４が，判定した作業状況を出力情報生成部５４に出力する場合，すなわちモニタ２３に出力する場合について説明する。なお作業状況判定部６４の判定結果は外部通信機４３を介して外部のコンピュータなど端末に出力して適宜参照しても良い。
【０１０８】
まず，作業状況判定部６４は，ステップＳ１４０において作業状況の初期化を行う。具体的には作業状況を，積込対象の運搬機械２に対する運搬物の積込を行う前の状況（すなわち，第１サイクルの積込が行われておらず運搬機械２の積載量はゼロ）であることを示す「積込前」と設定してそれをコントローラ２１内の記憶装置に保持する。続くステップＳ１４１では作業状況判定部６４は保持されている作業状況をモニタ２３に出力する。図１９は本実施形態におけるモニタ２３の出力画面を示す外観図である。モニタ２３の出力画面には作業状況表示部９４が設けられており，作業状況が積込前に保持されている場合には例えば「積込作業前です」というメッセージが表示される。なお，図１９の作業表示部９４には作業状況が「調整中」の場合（ステップＳ１５４）のメッセージが表示されている。
【０１０９】
ステップＳ１４２では，作業状況判定部６４は，積載量リセット指示器４２からリセット指示信号が出力されたか否か監視する。ここでリセット指示信号が出力されたと判断された場合にはステップＳ１４３に進んで作業状況を「積込前」と設定してそれをコントローラ２１内に保持し，処理をステップＳ１４１に戻す。この場合ステップＳ１４１で作業状況として積込前であることがモニタ２３に表示される。
【０１１０】
一方，ステップＳ１４２でリセット指示信号が出力されていない場合は，作業状況判定部６４は，ステップＳ１４４で動作判定部５０から積込動作判定が入力されたか否か監視する。ここで積込動作判定が入力されていないと判定された場合は，処理をステップＳ１４１の前に戻し，そのときに保持されている作業状況をモニタ２３に出力する。
【０１１１】
一方，ステップＳ１４４で積込動作判定が入力されていると判定された場合（すなわち図８のフローチャートでステップＳ１２８が実行された場合），作業状況判定部６４は，図８のフローチャートでステップＳ１２０またはＳ１２１の実行が完了するまで待機した後，ステップＳ１４６に進む。なお，図１８では，この図８のステップＳ１２８が実行されてからステップＳ１２０またはＳ１２１が完了するまでの作業状況判定部６４の待機時間を「所定時間」と表記している。
【０１１２】
ステップＳ１４６では，作業状況判定部６４は，積載量演算部５３から出力される積載量が０ではないか否か判定する。積載量が０でない場合はステップＳ１４８に進む。一方，積載量が０の場合はステップＳ１４７で作業状況判定部６４は作業状況を，動作類似非積込作業が実施されたが運搬荷重は積算されなかったことを示す「積込前地均し」と設定してそれをコントローラ２１内に保持し，処理をステップＳ１４１に戻す。この場合ステップＳ１４１で作業状況が積込前地均しであることを示すメッセージ（例えば「積込作業前の地均し作業中です」）がモニタ２３に表示される。
【０１１３】
ステップＳ１４８に進んだ場合，作業状況判定部６４は，最小積算荷重値演算部５７が最小積算荷重値を第１設定値から第２設定値に変更したか否かを判定する。ここで最小積算荷重値が変更された場合（すなわち第２設定値に変化した場合）はステップＳ１５２に進み，最小積算荷重値が変更されていない場合（すなわち第１設定値のままの場合）はステップＳ１４９に進む。
【０１１４】
ステップＳ１４９では，作業状況判定部６４は，運搬荷重が第１設定値（最小積算荷重値）よりも大きいか否かを判定することで積算指示出力部５２から積算指示が出力されたか否か判定する。積算指示が出力されていないと判定された場合はステップＳ１５０に進み，作業状況判定部６４は作業状況を，積込作業の通常サイクル中に動作類似非積込作業が実施されたが運搬荷重は積算されなかったことを示す「積込中地均し」と設定してそれをコントローラ２１内に保持し，処理をステップＳ１４１の前に戻す。この場合ステップＳ１４１で作業状況が積込中地均しであることを示すメッセージ（例えば「通常サイクルでの地均し作業中です」）がモニタ２３に表示される。
【０１１５】
一方，ステップＳ１４９で積算指示が出力されていると判定された場合はステップＳ１５１に進む。そこで作業状況判定部６４は作業状況を，積込作業の通常サイクルで積込が実施されていることを示す「積込中」と設定してそれをコントローラ２１内に保持し，処理をステップＳ１４１の前に戻す。この場合ステップＳ１４１で作業状況が積込中であることを示すメッセージ（例えば，「通常サイクルでの積込中です」）がモニタ２３に表示される。
【０１１６】
ステップＳ１４８で最小積算荷重が第２設定値に変更されたと判定され，ステップＳ１５２に進んだ場合，作業状況判定部６４は，ステップＳ１５２で運搬荷重が第２設定値（最小積算荷重値）よりも大きいか否かを判定することで積算指示出力部５２から積算指示が出力されたか否か判定する。積算指示が出力されていないと判定された場合，作業状況判定部６４はステップＳ１５３において作業状況を，積込作業の調整サイクル中に動作類似非積込作業が実施されたが運搬荷重は積算されなかったことを示す「調整中地均し」と設定してそれをコントローラ２１内に保持し，処理をステップＳ１４１の前に戻す。この場合ステップＳ１４１で作業状況が調整中地均しであることを示すメッセージ（例えば「調整サイクルでの地均し作業中です」）がモニタ２３に表示される。
【０１１７】
一方，ステップＳ１５２で積算指示が出力されていると判定された場合はステップＳ１５４に進む。そこで作業状況判定部６４は作業状況を，積込作業の調整サイクルで積込が実施されていることを示す「調整中」と設定してそれをコントローラ２１内に保持し，処理をステップＳ１４１の前に戻す。この場合ステップＳ１４１で作業状況が調整中であることを示すメッセージ（例えば，「調整サイクルでの積込中です」）がモニタ２３に表示される。
【０１１８】
このように作業状況を操作者に通知することで，特にモニタ２３に「調整サイクル」という文字列が表示された場合に操作者は運搬荷重の調整を意識するようになるので，運搬機械２への積載量を適量にすることができる。また，モニタ２３のメッセージ内容と運搬荷重の積算に齟齬が有るか否かを操作者が確認できるので，両者に齟齬が無い場合には運搬機械２の積載量の演算値の正確度が高いことを把握できる。さらに，作業状況判定部６４が出力する作業状況を，外部通信機４３を通して外部のコンピュータに出力して管理者に報知すれば，油圧ショベル１の稼働現場で積込作業以外の作業がどの程度行われているかを把握できるようになるので，効率のよい作業を計画することができるようになる。
【０１１９】
＜第６実施形態＞
図２０から図２２を用いて本発明の第６実施形態に係る作業機械について説明する。本実施形態は，最小積載荷重値演算部５７により第２設定値が算出された後に演算された運搬荷重のばらつきに基づいて第２設定値の値を変更する点に特徴がある。
【０１２０】
図２０は本実施形態の作業機械に搭載される荷重計測システムのシステム構成を示す概略図である。この図のコントローラ２１は，荷重演算部５１で演算された運搬荷重を記憶する運搬荷重記憶部６５と，最小積載荷重値演算部５７により第２設定値が算出された後に演算された運搬荷重のばらつきに基づいて第２設定値の値を変更する荷重積算条件変更部６６とを備えている。運搬荷重記憶部６５は，動作判定部５０と荷重演算部５１と積算指示出力部５２と最小積算荷重値演算部５７の出力に基づいて複数の運搬荷重を記憶する。荷重積算条件変更部６６は，積載量リセット指示器４２と運搬荷重記憶部６５等の出力に基づいて第２設定値の値を変更する。
【０１２１】
図２１は本実施形態のコントローラ２１が運搬荷重記憶部６５と荷重積算条件変更部６６で行う処理のフローチャートである。図２１の各ステップはコントローラ２１において予め定められたサンプリング周期毎に実行される。なお，ここでは図１７および図１８で説明したように，最小積算荷重値を第１設定値から第２設定値に変更した後の積込作業中の作業サイクル（通常は最終サイクル）を調整サイクルと呼称する。
【０１２２】
まず運搬荷重記憶部６５はステップＳ１６０において，動作判定部５０から積込動作判定が出力されたか否か監視する。積込動作判定が検出されない場合はステップＳ１６０の前に戻って監視を続行する。積込動作判定が検出された場合はステップＳ１６１に進み，最小積算荷重値演算部５７が最小積算荷重値を第１設定値から第２設定値に変更しているか否か判定する。第２設定値への変更が無かった場合はＳ１６０の前に戻り，第２設定値への変更が有った場合はステップＳ１６２に進む。
【０１２３】
ステップＳ１６２では運搬荷重記憶部６５は運搬荷重が第２設定値（最小積算荷重値）よりも大きいか否かを判定することで積算指示出力部５２から積算指示が出力されたか否か検出し，積算指示が出力されている場合はステップＳ１６３に進み，そうでない場合はステップＳ１６４に進む。
【０１２４】
ステップＳ１６３では，運搬荷重記憶部６５は，図２２の右側のバーに示すように調整サイクル時に積算された運搬荷重の平均と標準偏差を演算して保持する。そして，積算された運搬荷重の平均に対する積算された運搬荷重の標準偏差と，第２設定値（最小積算荷重値）との差である調整サイクル最小積算荷重差を演算し，ステップＳ１６５に進む。
【０１２５】
ステップＳ１６４では，運搬荷重記憶部６５は，図２２の左側のバーに示すように，調整サイクル時に積算から除外された運搬荷重の平均と標準偏差を演算して保持する。そして，積算から除外された運搬荷重の平均に対する積算から除外された運搬荷重の標準偏差と，第２設定値（最小積算荷重値）の差である調整サイクル除外荷重差を演算し，ステップＳ１６５に進む。
【０１２６】
荷重積算条件変更部６６は，ステップＳ１６５において積載量リセット指示器４２が積載量のリセット指示信号を出力したか否か監視する。リセット指示信号の出力がない場合はステップＳ１６０の前に処理を戻し，リセット指示信号の出力があった場合はステップＳ１６６に進む。
【０１２７】
ステップＳ１６６では，荷重積算条件変更部６６は，ステップＳ１６４の調整サイクル除外荷重差が，荷重積算条件変更部６６内部に設定されている所定の閾値（以下「設定変更閾値」と称する）より小さいか否か判定し，設定変更閾値より大きい場合はステップＳ１６８に進む。
【０１２８】
一方，調整サイクル除外荷重差が設定変更閾値より小さい場合，最小積算荷重設定変更部６６は，ステップＳ１６７で第２設定値に荷重積算条件変更部６６内部に設定されている所定の調整値（以下「設定変更調整値」と称する）を加算してステップＳ１６８に進む。例えば調整サイクル時に第２設定値が小さすぎる場合，運搬機械２への積込が実施されていないにも関わらず運搬機械２への積込が行われたと判定され運搬荷重が積算されるサイクルが現れてしまうことがある。しかし，上述のように第２設定値の値に設定変更調整値を加えて大きくすることにより誤って積算されるサイクルを無くすことができる。
【０１２９】
ステップＳ１６８では，荷重積算条件変更部６６は，ステップＳ１６３の調整サイクル最小積算荷重差が，荷重積算条件変更部６６内部に設定されている設定変更閾値より小さいか否か判定し，設定変更閾値より大きい場合は処理をステップＳ１６０の前に戻る。
【０１３０】
一方，調整サイクル最小積算荷重差が設定変更閾値より小さい場合，荷重積算条件変更部６６は，図２２の右側のバーに示すようにステップＳ１６９で第２設定値から荷重積算条件変更部６６内部に設定されている設定変更調整値を減算し，処理をステップＳ１６０の前に戻す。例えば調整サイクル時に第２設定値が大きすぎる場合，運搬機械２への積込を実施しているにも関わらず運搬機械２への積込が行われなかったと判定され，運搬荷重が積算されないサイクルが現れてしまうことがある。しかし，上述のように第２設定値の値から設定変更調整値を減算して小さくすることにより運搬荷重の積算が必要にも関わらず積算されないサイクルを無くすことができる。
【０１３１】
なお，本実施形態の変更対象は調整サイクル時の最小積算荷重値，すなわち第２設定値に限定されるものではなく，図２０から図２２を利用した説明したものと同様な方法により，通常サイクル時の最小積算荷重値である第１設定値や，最小積算荷重値を第１設定値から第２設定値に変更するトリガーとなる最小積算荷重変更閾値を変更対象とするように構成しても良いことは明白である。
【０１３２】
このように最小積算荷重値の値を運搬荷重の履歴に基づいて設定することで，作業の実情に即した積算指示の判定基準を適切に設定でき，運搬機械２の積載量の演算値の正確度を向上できる。
【０１３３】
＜その他＞
なお，本発明は，上記の実施の形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。また，ある実施の形態に係る構成の一部を，他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
【０１３４】
例えば，上記の実施形態の説明に用いた油圧ショベル１は上部旋回体１１，ブーム１３，アーム１４，バケット１５を有しているが，作業機の構成はこれに限らず，例えばリフティングマグネット機のような異なる形態の作業機であっても良い。
【０１３５】
動作判定部５０による動作判定は上述したようにアームシリンダボトム圧とバケット角度を用いた方法に限定されるものではない。例えばリフティングマグネット機のような作業機械の場合，マグネットの吸着のＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて運搬動作と積込動作を判定することは容易である。
【０１３６】
積載量のリセット方法は上述したように積載量リセット指示器４２を用いた方法に限定されるものではなく，例えば外部通信機４３を介して運搬機械２の位置情報を取得し，運搬機械２が油圧ショベル１から所定の距離離れた際に積載量をリセットするように構成されていてもよい。
【０１３７】
運搬荷重の演算は図７に示したモデルに基づく演算式に限定されるものではなく，異なる演算式を用いても良いことは明白である。例えば，ブーム１３，アーム１４，バケット１５により構成されるフロント機構１２の運動方程式を用いて荷重を演算してもよい。
【０１３８】
また，上記のコントローラ（制御装置）２１に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は，それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また，上記のコントローラ２１に係る構成は，演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることでコントローラ２１の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は，例えば，半導体メモリ（フラッシュメモリ，ＳＳＤ等），磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク，光ディスク等）等に記憶することができる。
【０１３９】
また，上記の各実施形態の説明では，制御線や情報線は，当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが，必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【符号の説明】
【０１４０】
１…油圧ショベル，２…運搬機械（ダンプトラック），１２…フロント作業機（作業機），１６，１７，１８…油圧シリンダ（アクチュエータ），２１…コントローラ（制御装置），２３…モニタ（表示装置），５０…動作判定部，５１…荷重演算部，５２…積算指示出力部，５３…積載量演算部，５６…目標運搬荷重演算部，５７…最小積算荷重値演算部，６２…積込回数計数部，６４…作業状況判定部，６５…運搬荷重記憶部，６６…荷重積算条件変更部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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