(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運搬物をバケットで掬い前記運搬物を他の場所に移送する油圧ショベルにおいて、
作業中における前記バケット内部の運搬物の重量を演算する荷重演算手段と、
前記バケットの位置を計測するバケット位置計測手段と、
前記バケットの作業可能範囲内に前記運搬物の放出操作範囲を設定する放出範囲設定手段と、
前記バケットの位置が前記放出操作範囲内となるときに前記荷重演算手段により演算した第一の運搬物重量と前記バケットの位置が前記放出操作範囲外となるときに前記荷重演算手段により演算した第二の運搬物重量との差を求め、この差を前記移送した運搬物の重量と判定する荷重判定手段と
を備えたことを特徴とする油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【請求項２】
運搬物をバケットで掬いブームが設けられる旋回体を旋回させて前記運搬物を他の場所に移送する油圧ショベルにおいて、
作業中における前記バケット内部の運搬物の重量を演算する荷重演算手段と、
前記旋回体の旋回角度を計測する旋回角度計測手段と、
前記旋回体の旋回可能範囲内に前記運搬物を放出操作する第一の角度範囲を設定する角度範囲設定手段と、
前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲内となるときに前記荷重演算手段により演算した第一の運搬物重量と前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲外となるときに前記荷重演算手段により演算した第二の運搬物重量との差を求め、この差を前記移送した運搬物の重量と判定する荷重判定手段と
を備えたことを特徴とする油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【請求項３】
前記第一の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲内となるまでの第二の角度範囲内において前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴とする、請求項２記載の油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【請求項４】
前記第二の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲外となった後の第三の角度範囲内において前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴とする、請求項２記載の油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【請求項５】
前記第一の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲内となるまでの所定期間内に前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴とする、請求項２記載の油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【請求項６】
前記第二の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲外となった後の所定期間内に前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴とする、請求項２記載の油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【請求項７】
さらに、前記荷重判定手段が前記第一の運搬物重量と前記第二の運搬物重量との差を前記移送した運搬物の重量と判定したとき、該重量を表示する重量表示手段を設けたことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか記載の油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【請求項８】
前記重量表示手段は、移送一回当りの重量とともに該移送一回当りの重量の積算値を表示することを特徴とする、請求項７記載の油圧ショベルの作業量モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルの作業量モニタ装置、特に、鉱山においてダンプトラックヘ鉱物を積込む作業を行う油圧ショベルの作業量モニタ装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
図１は、鉱山で稼動する油圧ショベルの作業形態の一例を示す図である。
同図において、符号１１は油圧ショベル１の上部旋回体２に取り付けられるブーム、符号１２はブーム１１を上げ下げするブームシリンダ、符号１３はアーム、符号１４はアーム１３を回転するアームシリンダ、符号１５はバケット、符号１６はバケットを回転させるバケットシリンダである。また、符号１７は上部旋回体２を左右に回転させる旋回装置である。
【０００３】
図示するように、ダンプトラック３が油圧ショベル１の前に停止すると、油圧ショベル１は、図示しない掘削場所から鉱物または土砂を掬い、旋回体２回りに旋回してバケット１５を放土範囲、即ちダンプトラック３のベッセル４の上に持って行き、鉱物または土砂をベッセル４に積込む。その後、さらに鉱物または土砂を積込むために、油圧ショベル１は掘削場所へと旋回体２を旋回させる。この作業を何度か繰り返し、油圧ショベル１は、ダンプトラック３のベッセル４に所定の量の鉱物や土砂を積込む作業を行う。そして、積込作業が終了すると、ダンプトラック３は所定の場所に鉱物または土砂を運搬する。
【０００４】
このような作業において、鉱山管理者は鉱物または土砂の生産量を管理するために油圧ショベルがダンプトラックヘ積込む量を計測する必要がある。
そこで、従来、油圧ショベルがダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂を計測するために、油圧ショベルのオペレータは、鉱物または土砂をダンプトラックに積込む直前に、その都度ボタンを操作し、そのタイミングで鉱物または土砂の重量を計測していた。
【０００５】
また、特開平６−１０３７８号公報には、油圧ショベルが、バケットをダンプ作動する手前で土砂の重量を計測する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オペレータは油圧ショベルのバケット１杯分全てをダンプトラックに積込むとは限らず、多少鉱物または土砂をバケット内部に残して掘削場所へ戻る場合がある。この場合、上記従来技術では、ボタンを押したときまたはバケットをダンプ作動させる直前の鉱物または土砂の重さをダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重さとして判断してしまい、油圧ショベルが実際にダンプトラックに積込んだ物の重さと異なる可能性がある。
【０００７】
さらに、上記公報に示されるものでは、オペレータがバケットをダンプ作動させるのに先立ちアームをダンプして鉱物または土砂をダンプトラックに積込む場合があり、この場合、アームをダンプして積込んだ鉱物または土砂の重さ分を計測できないおそれがある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、オペレータがバケット１杯分の鉱物または土砂を全て積込まない場合或いはアームをダンプして鉱物または土砂をダンプトラックに積込んだ場合であっても、実際にダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重さを正確に計測できる油圧ショベルの作業量モニタ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、運搬物をバケットで掬い前記運搬物を他の場所に移送する油圧ショベルにおいて、作業中における前記バケット内部の運搬物の重量を演算する荷重演算手段と、前記バケットの位置を計測するバケット位置計測手段と、前記バケットの作業可能範囲内に前記運搬物の放出操作範囲を設定する放出範囲設定手段と、前記バケットの位置が前記放出操作範囲内となるときに前記荷重演算手段により演算した第一の運搬物重量と前記バケットの位置が前記放出操作範囲外となるときに前記荷重演算手段により演算した第二の運搬物重量との差を求め、この差を前記移送した運搬物の重量と判定する荷重判定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
従って、運搬物を掬ったバケットが放出操作範囲に入ると第一の運搬物重量が演算され、一方運搬物を放出したバケットが放出操作範囲を出ると第二の運搬物重量が演算され、これら第一の運搬物重量と第二の運搬物重量との差が移送した運搬物の重量と判定される。
即ち、運搬物が掘削場における鉱物または土砂である場合、バケットがダンプトラックヘの積込範囲に入るとき及び積込範囲から出るときに鉱物または土砂の重量が第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量として演算されることになり、これら鉱物または土砂の重量の差が油圧ショベルがダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重量となる。
【００１０】
これにより、油圧ショベルがダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重量がバケットの一連の作業の中で自動的に計測されることになり、バケットの中の鉱物または土砂を全てダンプトラックに積込まないような場合であっても、実際に積込んだ鉱物または土砂の重さを正確に把握することが可能である。
また、請求項２の発明では、運搬物をバケットで掬いブームが設けられる旋回体を旋回させて前記運搬物を他の場所に移送する油圧ショベルにおいて、作業中における前記バケット内部の運搬物の重量を演算する荷重演算手段と、前記旋回体の旋回角度を計測する旋回角度計測手段と、前記旋回体の旋回可能範囲内に前記運搬物を放出操作する第一の角度範囲を設定する角度範囲設定手段と、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲内となるときに前記荷重演算手段により演算した第一の運搬物重量と前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲外となるときに前記荷重演算手段により演算した第二の運搬物重量との差を求め、この差を前記移送した運搬物の重量と判定する荷重判定手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
従って、運搬物を掬ったバケットとともにブームが旋回体回りで旋回し、該ブームが第一の角度範囲に入ると第一の運搬物重量が演算され、一方運搬物を放出したバケットとともにブームが第一の角度範囲を出ると第二の運搬物重量が演算され、これら第一の運搬物重量と第二の運搬物重量との差が移送した運搬物の重量と判定される。
【００１２】
即ち、運搬物が掘削場における鉱物または土砂である場合、ブームがダンプトラックヘの積込角度範囲に入るとき及び積込角度範囲から出るときに鉱物または土砂の重量が第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量として演算されることになり、これら鉱物または土砂の重量の差が油圧ショベルがダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重量となる。
【００１３】
これにより、油圧ショベルがダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重量がブームの一連の旋回作動中に自動的に計測されることになり、バケットの中の鉱物または土砂を全てダンプトラックに積込まないような場合であっても、積込んだ鉱物または土砂の重さを正確に把握することが可能である。
また、請求項３の発明では、前記第一の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲内となるまでの第二の角度範囲内において前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴としており、請求項４の発明では、前記第二の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲外となった後の第三の角度範囲内において前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴としている。
【００１４】
従って、油圧ショベルがブームを旋回させている途中ではバケットは水平移動しているのみで安定しており、このようなバケットが安定している範囲を第二の角度範囲及び第三の角度範囲として設定し、ブームがこれら第二の角度範囲内及び第三の角度範囲内にあるときに演算される運搬物の複数の重量の平均値を第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量とすることにより、第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量を正確に演算可能である。
【００１５】
また、請求項５の発明では、前記第一の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲内となるまでの所定期間内に前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴としており、請求項６の発明では、前記第二の運搬物重量は、前記旋回体の旋回角度が前記第一の角度範囲外となった後の所定期間内に前記荷重演算手段により演算した複数の重量の平均値であることを特徴としている。
【００１６】
従って、油圧ショベルがブームを旋回させている途中ではバケットは水平移動しているのみで安定しており、ブームがこのようなバケットが安定している範囲の通過に要する期間を所定期間として設定し、ブームが当該所定期間内にあるときに演算される運搬物の複数の重量の平均値を第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量とすることにより、第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量を正確に演算可能である。
【００１７】
また、請求項７の発明では、さらに、前記荷重判定手段が前記第一の運搬物重量と前記第二の運搬物重量との差を前記移送した運搬物の重量と判定したとき、該重量を表示する重量表示手段を設けたことを特徴としており、請求項８の発明では、前記重量表示手段は、移送一回当りの重量とともに該移送一回当りの重量の積算値を表示することを特徴としている。
【００１８】
従って、油圧ショベルのオペレータが、移送した運搬物の正確な重量を容易に確認可能であり、さらに、移送した運搬物の重量の正確な積算値を容易に確認可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を上記図１及び図２乃至図１３を参照して説明する。
先ず、第１実施形態について説明する。
図２は本発明に係る油圧ショベルの作業量モニタ装置を示すブロック図である。
【００２０】
同図において、符号１２１はブームシリンダ１２のボトム室、符号１２２はフームシリンダ１２のロッド室、符号１２３はボトム室１２１の圧油の圧力を計測する圧力センサ、符号１２４はロッド室１２２の圧油の圧力を計測する圧力センサ、符号３０は油圧ショベル１の油圧ポンプ、符号３２は作動油タンク、符号３４は油圧ポンプ３０とブームシリンダ１２の間に介在するコントロール弁である。
【００２１】
また、符号１９は入力される各種の入力データに基づいてバケット１５が掬った鉱物または土砂（運搬物）の重さを演算する荷重計測装置本体、符号２０はブーム１１の根元の支持ピンに対するブーム１１の回転角度を計測するブーム角度センサ、符号２１はブーム１１の先端にある支持ピンに対するアーム１３の回転角度を計測するアーム角度センサ、符号２２はバケット１５の回転角度を計測するバケット角度センサ、符号２３は旋回体２を旋回させる旋回装置１７の旋回角度を計測する旋回角度センサ（バケット位置計測手段、旋回角度計測手段）、符号２４は油圧ショベル１が鉱物または土砂をダンプトラック３に積込む際のブーム１１の旋回装置１７回りの旋回角度を教示する放土位置教示ボタンである。
【００２２】
荷重計測装置本体１９には、圧力センサ１２３からのブームボトム圧信号、圧力センサ１２４からのブームロッド圧信号、ブーム角度センサ２０からのブーム角度信号、アーム角度センサ２１からのアーム角度信号、バケット角度センサ２２からのバケット角度信号が入力される。そして、当該荷重計測装置本体１９では、これらの信号に基づいてバケット１５内の荷重、即ちバケット１５内の鉱物または土砂の重量の演算が行われる。
【００２３】
また、荷重計測装置本体１９には、旋回角度センサ２３からの旋回角度信号、放土位置教示ボタン２４からの教示位置信号の各信号が入力されており、荷重計測装置本体１９では、さらにダンプトラック３ヘの積込作業の判定が行われる。
また、荷重計測装置本体１９によって演算された重量等のデータは、油圧ショベル１の運転室内に設置された表示装置（重量表示手段）２５に出力される。
【００２４】
図３は、図２に示す荷重計測装置本体１９の構成図である。
荷重計測装置本体１９は主としてコンピュータによって構成され、符号１９１はＡ／Ｄ変換器を備え、各種信号を入力する入力インターフェースであり、符号１９２は種々の演算、制御を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、符号１９３は一定周期のパルス信号を出力するタイマ、符号１９４は演算結果が格納されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、符号１９５はＣＰＵ１９２の各種の処理プログラムが格納されているリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、符号１９６は、表示装置２５に各種データを出力する出力インターフェースである。
【００２５】
詳しくは、ＲＯＭ１９５には、後述するスタートプログラム（放出範囲設定手段、角度範囲設定手段）１９５ａ、放土位置教示プログラム１９５ｂ、荷重演算プログラム（荷重演算手段）１９５ｃ、動作判定プログラム１９５ｄ、放土検出プログラム（荷重判定手段）１９５ｅ、及び、表示プログラム１９５ｆが格納されている。
【００２６】
スタートプログラム１９５ａは、油圧ショベル１のエンジンが始動し荷重計測装置本体１９に電源が入ると１度実行される。また、放土位置教示プログラム１９５ｂは、放土位置教示ボタン２４が押される度に実行される。そして、荷重演算プログラム１９５ｃ、動作判定プログラム１９５ｄ、放土検出プログラム１９５ｅ、表示プログラム１９５ｆは順番に繰り返し実行される。なお、油圧ショベル１のエンジンが止まると、繰り返し実行される荷重演算プログラム１９５ｃ、動作判定プログラム１９５ｄ、放土検出プログラム１９５ｅ、表示プログラム１９５ｆは終了する。
【００２７】
以下、このように構成された本発明に係る油圧ショベルの作業量モニタ装置の作用について説明する。
図４は、荷重計測装置本体１９の演算処理時に使用され、ダンプトラック３ヘの積込みを開始する前、或いはダンプトラック３と油圧ショベル１の相対的な位置関係が変更されたときに放土位置教示ボタン２４により設定されるブーム１１の旋回装置１７回りの教示位置θswref、当該教示位置θswrefに基づき自動的に生成される放土範囲（第一の角度範囲）、計測範囲（第二及び第三の角度範囲）、運搬範囲を説明する図である。
【００２８】
先ず、これら教示位置θswref、放土範囲、計測範囲、運搬範囲の関係について説明する。
教示位置θswrefは、後述する教示処理によって旋回角度センサ２３からの旋回角度信号に基づいて設定されるものである。
放土範囲は、教示位置θswrefを中心に左右方向にそれぞれ予め設定された角度αだけ開いた範囲である。角度αは、例えばダンプトラック３のベッセル４の真ん中を中心にベッセル４の幅を十分カバーできる角度に設定されている。なお、放土範囲は、教示位置θswrefを中心に左右均等である必要はなく、例えば、教示位置θswrefを中心に左にα、右に別の角度γを設定してもよい。
【００２９】
計測範囲は、放土範囲から外側に向けて予め設定された範囲である。教示位置θswrefの左側においては、計測範囲は例えばθswref ＋（α＋β）からθswref＋αの間であり、教示位置θswrefの右側においては、計測範囲は例えばθswref −（α＋β）からθswref −αの間である。放土角度が左右で異なる場合は、上記計測範囲のαに異なる角度を代入することで計測範囲は決定される。
【００３０】
運搬範囲は、油圧ショベルが鉱物または土砂を掘削しダンプトラック３まで運搬する作業範囲であり、上記放土範囲及び上記計測範囲以外の範囲である。
そして、このように設定された教示位置θswref、放土範囲、計測範囲、運搬範囲の下、荷重計測装置１９は、教示されたθswrefを中心とする放土範囲に基づいて油圧ショベル１がダンプトラック３へ積込む作業を判定する。つまり、荷重計測装置１９は、ブーム１１が運搬範囲から放土範囲に入り、次に放土範囲から運搬範囲に出ると、その旋回動作は油圧ショベル１がダンプトラック３へ積込むための作業と判定する。
【００３１】
図５は、荷重計測装置本体１９に入力する各種信号の波形及びその内部での演算処理された各種信号の波形の一例をタイムチャートで示す図である。
同図に示す例では、油圧ショベル１が掘削位置からダンプトラック３のベッセル４へ右旋回していくと、旋回角度信号は、教示位置θswref ＋αを横切り、ブーム１１は放土範囲に入る。そして、ダンプトラック３に油圧ショベル１が積込みを終了して掘削位置に左旋回して戻るとき、旋回角度信号はもう一度教示位置θswref ＋αを横切り、ブーム１１は放土範囲から出る。なお、油圧ショベル１が積込みを終了した後、そのまま右旋回して教示位置θswref −αを横切るようにしても結果は同様である。
【００３２】
同図中、荷重Ｗは、バケット１５内部の重さを示している。荷重Ｗは、荷重演算プログラム１９５ｃによって演算され、この荷重Ｗの計算方法は、例えば、次のようなものである。
荷重計測装置本体１９に入力されるブームボトム圧信号及びブームロッド圧信号から、ブーム１１、アーム１３及び鉱物または土砂が入ったバケット１５を支える力が求まる。一方、ブーム角度信号、アーム角度信号及びバケット角度信号から算出したブーム１１、アーム１３及びバケット１５の重心位置が求まり、これら各重心位置と既知であるブーム１１、アーム１３及び空のバケット１５の重量からブーム１１根元の支持ピン周りのモーメントが求まる。そして、上記支える力とブーム１１根元の支持ピン周りのモーメントの釣り合いから、バケット１５内部の鉱物または土砂の重量が計算される。なお、この計算方法は、特公平４−４４９３０号公報に記載の計算方式により周知のものである。
【００３３】
同図に示すように、荷重計測本体１９は、上記計算方法により常時荷重Ｗを計算しており、旋回角度信号が最初に教示位置θswref ＋αを横切る右旋回中は、ブーム１１が掘削位置から鉱物または土砂を掬ってダンプトラック３のベッセル４に向かって旋回しているときなので、荷重Ｗは大きい値を示す。また、旋回角度信号が次に教示位置θswref ＋αを横切る左旋回中は、ブーム１１がダンプトラック３への積込みを終了して掘削位置に戻るときなので、荷重Ｗは小さい値を示す。
【００３４】
そして、上記右旋回中における計測範囲内の平均化した前回の平均荷重（第一の運搬物重量）Ｗio[i-1]と上記左旋回中における計測範囲内の平均化した新しい平均荷重（第二の運搬物重量）Ｗio[i]との差Ｗbがある一定値（放土判定用荷重差Ｗswref）以上である場合には、油圧ショベル１がダンプトラック３に鉱物または土砂を積込んだと判断でき、当該差Ｗbが油圧ショベル１によってダンプトラック３に積込まれた鉱物または土砂の重さ、即ち積込み一回当りの放土量に等しいこととなる。ここに、ｉはブーム１１が運搬範囲から計測範囲内に、もしくは、放土範囲から計測範囲に入った回数を示す。
【００３５】
ところで、同図から明らかなように、計測範囲では荷重Ｗは一定であり、安定している。これは、当該計測範囲ではバケット１５が上下動なく水平に旋回しているためであり、これにより、平均荷重Ｗio[i-1]や平均荷重Ｗio[i]が正確に求められる。
次に、各プログラムの処理の詳細な手順を図６から図１０を用いて説明する。
【００３６】
図６はスタートプログラム１９５ａの処理手順を示す。
スタートプログラム１９５ａでは、先ずステップＳ１１において、放土検出プログラム１９５ｅで出力する積込み一回当りの放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsを初期化する。また、上記ｉの他、動作判定プログラム１５ｄで用いる、荷重Ｗを平均化するための回数ｍを初期化する。さらに、平均化のための荷重Ｗを計算するための状態フラグＦmを初期化する。
【００３７】
ステップＳ１２では、放土位置教示プログラム１９５ｂで用いる教示位置θswrefと放土範囲を決めるための角度αと計測範囲を決めるための角度βを設定する。ここでは、前回教示した旋回角度を教示位置θswrefとすることが望ましい。また、計測範囲についてはバケット１５が上下動なく且つ旋回角速度ωができるだけ一定となるような角度範囲に設定するのがよい。そして、放土検出プログラム１９５ｅで使用する放土判定用荷重差Ｗswrefを設定する。
【００３８】
図７は放土位置教示プログラム１９５ｂの手順を示す。
放土位置教示プログラム１９５ｂでは、先ずステップＳ２１において、放土位置教示ボタンがＯＮか否かを判定する。ここでは、教示ボタン信号がＯＮか否かで判断する。放土位置教示ボタンがＯＮである場合は、ステップＳ２２において、その時の旋回角度信号が示す旋回角度θswを取り込み、ステップＳ２３において、当該θswを旋回角度教示位置θswrefに設定し教示位置の更新を行う。一方、ステップＳ２１の判定において、放土位置教示ボタンがＯＮでない場合は何もせず、次の荷重演算プログラム１９５ｃに進む。荷重演算プログラム１９５ｃについては上述した通りである。
【００３９】
図８及び図９は動作判定プログラム１９５ｄの処理手順を示す。なお、当該第１実施形態では、後述の第２実施形態と区別するため、プログラムを動作判定プログラム(1)と記す。
ここで用いる状態フラグＦmは、旋回角度θswが運搬範囲と計測範囲及び放土範囲の３つの範囲を遷移する状態を示している。
【００４０】
動作判定プログラム(1)では、先ずステップＳ３０１において、旋回角度θswが運搬範囲内であるか否かを判定する。運搬範囲内である場合には、ステップＳ３０２において、状態フラグＦmが放土範囲から計測範囲への遷移状態であるか否かを判定する。状態フラグＦmが放土範囲から計測範囲への遷移状態である場合には、ステップＳ３０３において計測範囲内で計測した単位角度毎の荷重Ｗの平均を計算し、当該平均値をＲＡＭ１９４の平均荷重バッファに格納する。そして、ステップＳ３０４において、状態フラグＦmを運搬範囲の状態に変更する。一方、ステップＳ３０２において、状態フラグＦmが放土範囲から計測範囲への遷移状態ではないと判定した場合は、そのまま動作判定プログラム(1)を抜ける。
【００４１】
ステップＳ３０１において旋回角度θswが運搬範囲外と判定された場合には、ステップＳ３０５に進み、旋回角度θswが放土範囲内であるかを判定する。旋回角度θswが放土範囲内である場合には、ステップＳ３０６に進み、状態フラグＦmが運搬範囲から計測範囲への遷移状態であるか否かを判定する。状態フラグＦmが運搬範囲から計測範囲への遷移状態である場合には、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、計測範囲内で計測した単位角度毎の荷重の平均を計算し、上記同様に当該平均値をＲＡＭ１９４の平均荷重バッファに格納する。そして、ステップＳ３０８において、状態フラグＦmを放土範囲の状態に変更する。一方、ステップＳ３０６において、状態フラグＦmが運搬範囲から計測範囲への遷移状態ではないと判定した場合は、動作判定プログラム(1)を抜ける。
【００４２】
ステップＳ３０５において旋回角度θswが放土範囲内でないと判定された場合、即ち計測範囲内と判定された場合には、ステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、その時の旋回角度θswにおける荷重Ｗを、ステップＳ３０３やステップＳ３０７で荷重平均値の計算で利用するため、ＲＡＭ１９４の平均荷重計算用バッファに格納する。
【００４３】
ステップＳ３１０では、現在の状態フラグＦmが運搬範囲の状態であるか否かを判定する。状態フラグＦmが運搬範囲の状態である場合は、ステップＳ３１１において状態フラグＦmを計測範囲の状態に変更し、動作判定プログラム(1)を抜ける。一方、ステップ３１０において状態フラグＦmが運搬範囲の状態ではないと判定された場合には、ステップＳ３１２に進み、状態フラグＦmが放土範囲の状態か否かを判定する。状態フラグＦmが放土範囲の状態である場合には、ステップＳ３１３において状態フラグＦmを計測範囲の状態に変更し、動作判定プログラム(1)を抜ける。ステップＳ３１２において、状態フラグＦmが放土範囲の状態でない場合には、以降何もせず動作判定プログラムを抜ける。
【００４４】
図１０は放土検出プログラム１９５ｅの処理手順を示す。
放土検出プログラム１９５ｅでは、先ずステップＳ４１において、動作判定プログラム１９５ｄのステップＳ３０３、ステップＳ３０７の実行により平均荷重バッファに新たな平均値が更新されたか否かを判定する。平均荷重バッファが更新されている場合には、ステップＳ４２に進み、平均荷重バッファ内の前回の平均荷重Ｗio[i-1]と新しい平均荷重Ｗio[i]との差を放土判定用荷重差Ｗswrefと比較する。
【００４５】
前回の平均荷重Ｗio[i-1]と新しい平均荷重Ｗio[i]との差が放土判定用荷重差Ｗswref以上である場合には、ステップＳ４３において、その差を油圧ショベル１がダンプトラック３に実際に積込んだ積込み１回当たりの放土量Ｗbとする。そして、ステップＳ４４において、油圧ショベル１がダンプトラック３に積込んだ積算放土量Ｗbsに上記積込み１回当たりの放土量を加えて積算放土量Ｗbsを更新する。
【００４６】
これら積込み１回当たりの放土量Ｗb及び積算放土量Ｗbsは、出力インターフェース１９６に供給され、これら放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsとが表示装置２５に表示される。
このように、本発明に係る油圧ショベルの作業量モニタ装置の第1実施形態では、旋回角度に運搬範囲、計測範囲、放土範囲を設け、二つの計測範囲内で求めた荷重Ｗの平均値Ｗio[i-1]及びＷio[i]の差分をダンプトラック３ヘの積込み１回当たりの放土量Ｗbとするようにしている。従って、バケット１５一杯分を全てダンプトラック３ヘ放土しない場合やアーム１３をダンプして放土を開始した場合においても、ダンプトラック３ヘ放土した鉱物または土砂の重さを正確に計測することができる。また、放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsとを表示装置２５に表示することで、オペレータが積込み１回当たりの放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsとを容易に確認することができる。
【００４７】
次に、第２実施形態について説明する。
図１１は、第２実施形態において荷重計測装置本体１９に入力する各種信号の波形及びその内部での演算処理された各種信号の波形の一例をタイムチャートで示す図である。以下、図１１に基づき、第２実施形態における放土範囲と運搬範囲の関係及び油圧ショベル１がダンプトラック３ヘ放土した際の荷重Ｗの計測方法について説明する。
【００４８】
当該第２実施形態では、放土範囲（第一の角度範囲）を、教示位置θswrefを中心とした角度±αの範囲とする。なお、放土範囲は、教示位置θswrefを中心として異なった二つの角度で構成してもよい。
また、当該第２実施形態では、旋回角度信号が教示位置θswref ＋αを横切り、ブーム１１が運搬範囲から放土範囲に入った時点をＴio[i-1]とし、当該Ｔio[i-1]以前の計測時間（所定期間）ΔＴwの間に計算した荷重Ｗの平均値を前回の平均荷重Ｗio[i-1]とし、また、旋回角度信号が再び教示位置θswref ＋αを横切り、ブーム１１が放土範囲から運搬範囲に入った時点をＴio[i]とし、当該Ｔio[i]後の計測時間（所定期間）ΔＴwの間に計算する荷重Ｗの平均値を新しい平均荷重Ｗio[i]とする。ここに、ｉはブーム１１が運搬範囲から放土範囲に、もしくは、放土範囲から運搬範囲に入った回数を示す。
【００４９】
そして、当該第２実施形態では、前回の平均荷重Ｗio[i-1]と新しい平均荷重Ｗio[i]との差が放土判定用荷重差Ｗswref以上であれば、油圧ショベル１がダンプトラック３ヘ放土した作業と判定し、その差を油圧ショベルからダンプトラックヘの放土量Wbとする。
第２実施形態では、荷重計測装置本体１９内部の処理プログラムについては、スタートプログラム１９５ａと動作判定プログラム１９５ｄのみが第1実施形態と異なっており、ここでは第1実施形態と異なる点について説明する。
【００５０】
図６はスタートプログラム１９５ａの処理手順を示すが、第２実施形態では、ステップＳ１２において計測時間ΔＴwも併せて設定される（ステップＳ１２の括弧書）。なお、計測時間ΔＴwについてはバケット１５が上下動なく且つ旋回角速度ωができるだけ一定となるような角度範囲に対応した時間に設定するのがよい。
【００５１】
図１２及び図１３は第２実施形態における動作判定プログラム１９５ｄの処理手順を示す。なお、当該第２実施形態では、上記第1実施形態と区別するため、プログラムを動作判定プログラム(2)と記す。
動作判定プログラム(2)では、先ずステップＳ５０１において、現在の旋回角度θswが運搬範囲内であるか否かを判定する。運搬範囲内である場合は、ステップＳ５０２において、状態フラグＦmが値１であるかを判定する。状態フラグＦmが値１である場合には、ステップＳ５０３に進み、境界通過時間に現在のカウンタ値Ｎnowを代入する。そして、ステップＳ５０４において状態フラグＦmを値２に変更し、動作判定プログラム(2)を抜ける。
【００５２】
一方、ステップＳ５０２において状態フラグＦmが値１でない場合には、ステップＳ５０５において状態フラグＦmが値２であるか否かを判定する。状態フラグＦmが値２である場合には、ステップＳ５０６において、現在のカウンタ値ＮnowがステップＳ５０３で設定した境界通過時間と計測時間ΔＴwとの和以上か否かを判定する。現在のカウンタ値Ｎnow が境界通過時間と計測時間ΔＴwとの和以上である場合には、ステップＳ５０７において計測時間ΔＴw内における荷重平均値を計算し、ＲＡＭ１９４内の平均荷重バッファに格納する。そして、ステップＳ５０８において、状態フラグＦmを値０にし、動作判定プログラム(2)を抜ける。
【００５３】
ステップＳ５０１において旋回角度θswが運搬範囲外と判定された場合には、ステップＳ５０９において状態フラグＦmが値０か否かを判定する。状態フラグＦmが値０の場合には、ステップＳ５１０に進む。ステップＳ５１０では、計測時間ΔＴw前からの荷重平均値を計算して、ＲＡＭ１９４内の平均荷重バッファに格納する。そして、ステップＳ５１１において状態フラグＦmを値１にし、動作判定定プログラム(2)を抜ける。ステップＳ５０９において状態フラグＦmが値０以外の場合には、そのまま動作判定プログラム(2)を抜ける。
【００５４】
動作判定プログラム(2)でＲＡＭ１９４内の平均荷重バッファが更新されたら、放土検出プログラム１９５ｅにおいて、第１実施形態と同様に、前回の平均荷重Ｗio[i-1]と新しい平均荷重Ｗio[i]との差を放土判定用荷重差Ｗswrefと比較し、積込み１回当たりの放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsとを求め、これら放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsとを表示装置２５に出力する。
【００５５】
このように、本発明に係る油圧ショベルの作業量モニタ装置の第２実施形態では、旋回角度に運搬範囲、放土範囲を設け、旋回角度θswがそれぞれの範囲に遷移するときの測定時間（所定期間）ΔＴwにおける平均荷重Ｗio[i-1]及びＷio[i]の差を、ダンプトラック３ヘの積込み１回当たりの放土量Ｗbとするようにしている。従って、第１実施形態と同様に、バケット１５一杯分を全てダンプトラック３ヘ放土しない場合やアーム１３をダンプして放土を開始した場合においても、ダンプトラック３ヘ放土した鉱物または土砂の重さを正確に計測することができる。また、放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsとを表示装置２５に表示することで、オペレータが積込み１回当たりの放土量Ｗbと積算放土量Ｗbsとを容易に確認することができる。
【００５６】
なお、当該第２実施形態では、測定時間ΔＴwを運搬範囲側に設定したが、放土範囲側に設定するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１の油圧ショベルの作業量モニタ装置によれば、運搬物を掬ったバケットが放出操作範囲に入ると第一の運搬物重量が演算され、一方運搬物を放出したバケットが放出操作範囲を出ると第二の運搬物重量が演算され、これら第一の運搬物重量と第二の運搬物重量との差を移送した運搬物の重量と判定するので、例えば運搬物が掘削場における鉱物または土砂である場合、油圧ショベルがダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重量をバケットの移動に応じて自動的に確実に計測でき、バケットの中の鉱物または土砂を全てダンプトラックに積込まないような場合であっても、実際に積込んだ鉱物または土砂の重さを正確に把握することができる。
【００５８】
また、請求項２の油圧ショベルの作業量モニタ装置によれば、運搬物を掬ったバケットとともにブームが旋回体回りで旋回し、該ブームが第一の角度範囲に入ると第一の運搬物重量が演算され、一方運搬物を放出したバケットとともにブームが第一の角度範囲を出ると第二の運搬物重量が演算され、これら第一の運搬物重量と第二の運搬物重量との差を移送した運搬物の重量と判定するので、例えば運搬物が掘削場における鉱物または土砂である場合、油圧ショベルがダンプトラックヘ積込んだ鉱物または土砂の重量を旋回体の旋回に応じて自動的に確実に計測でき、バケットの中の鉱物または土砂を全てダンプトラックに積込まないような場合であっても、実際に積込んだ鉱物または土砂の重さを正確に把握することができる。
【００５９】
また、請求項３及び請求項４の油圧ショベルの作業量モニタ装置によれば、バケットが安定している範囲を第二の角度範囲及び第三の角度範囲として設定し、ブームがこれら第二の角度範囲内及び第三の角度範囲内にあるときに演算される運搬物の複数の重量の平均値を第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量とするので、第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量を正確に演算することができ、例えば運搬物が掘削場における鉱物または土砂である場合、実際に積込んだ鉱物または土砂の重さをより正確に把握することができる。
【００６０】
また、請求項５及び請求項６の油圧ショベルの作業量モニタ装置によれば、ブームがバケットの安定している範囲の通過に要する期間を所定期間として設定し、ブームが当該所定期間内にあるときに演算される運搬物の複数の重量の平均値を第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量とするので、第一の運搬物重量及び第二の運搬物重量をより正確に演算することができ、例えば運搬物が掘削場における鉱物または土砂である場合、実際に積込んだ鉱物または土砂の重さをより正確に把握することができる。
【００６１】
また、請求項７及び請求項８の油圧ショベルの作業量モニタ装置によれば、油圧ショベルのオペレータが、移送した運搬物の正確な重量を容易に確認することができ、さらに、移送した運搬物の重量の正確な積算値を容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉱山等の作業現場で稼動する油圧ショベルの作業形態の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係わる油圧ショベルの荷重計測装置及び表示装置を示すブロック図である。
【図３】図２に示す荷重計測装置本体の構成図である。
【図４】図２に示す荷重計測装置本体の作業判定処理に使用され、前もって設定される教示位置θswref及び各種範囲を説明する図である。
【図５】図２に示す荷重計測装置本体に入力する各種信号の波形及びその内容で演算処理された各種信号の波形をタイムチャートで示す図である。
【図６】図２に示す荷重計測装置本体のスタートプログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図２に示す荷重計測装置本体の放土位置教示プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図２に示す荷重計測装置本体の動作判定プログラム(1)の処理手順を示すフローチャートの一部である。
【図９】図８に続く、動作判定プログラム(1)の処理手順を示すフローチャートの残部である。
【図１０】図２に示す荷重計測装置本体の放土検出プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態における、荷重計測装置本体に入力する各種信号の波形及びその内容で演算処理された各種信号の波形をタイムチャートで示す図である。
【図１２】第２実施形態における、動作判定プログラム(2)の処理手順を示すフローチャートの一部である。
【図１３】図１２に続く、動作判定プログラム(2)の処理手順を示すフローチャートの残部である。
【符号の説明】
１  油圧ショベル
１１  ブーム
１２  ブームシリンダ
１３  アーム
１４  アームシリンダ
１５  バケット
１６  バケットシリンダ
１７  旋回装置
１９  荷重計測装置本体
２０  ブーム角度センサ
２１  アーム角度センサ
２２  バケット角度センサ
２３  旋回角度センサ（バケット位置計測手段、旋回角度計測手段）
２５  表示装置（重量表示手段）
１２３  圧力センサ
１２４  圧力センサ
１９５ａ  スタートプログラム（放出範囲設定手段、角度範囲設定手段）
１９５ｂ  放土位置教示プログラム
１９５ｃ  荷重演算プログラム（荷重演算手段）
１９５ｄ  動作判定プログラム
１９５ｅ  放土検出プログラム（荷重判定手段）
１９５ｆ  表示プログラム
【図１】
0004449052.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１２】
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【図１３】
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