(57)【要約】荷物を動かすホイールローダなどの作業機械が、荷物重量を正確に計測する。作業機械のブームで、荷物を上げている間に、ブーム角（θ）とブームシリンダの圧力値（Ｐ）が検出され、ブーム角速度（ω）が算出される。ブーム角速度（ω）に応じて、補正係数（α）が決定され、「Ｐ’＝Ｐ−αω」により補正された圧力値（Ｐ’）が算出される。規定のテーブルが参照され、ブーム角（θ）と補正されたブームシリンダ圧力値（Ｐ）から荷物の重量（Ｗ）が決定される。また、テーブルのキャリブレーションが随時行われ、その都度、前回との平均値をとりデータを書き換えられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械において、
前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得する検出値取得手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）を求める速度算出手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求める補正手段と、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）、及び前記検出値取得手段からの前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて荷物重量（Ｗ）を算出する荷物重量算出手段と
を備える荷物を動かすための作業機械。
【請求項２】
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）と前記荷上げ部（５０）の変位（θ）と前記荷物重量（Ｗ）との関係を定義した荷物重量算出テーブルを有し、前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得し、取得した前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して前記荷物重量（Ｗ）を算出する荷物重量算出手段
を更に備える請求項１記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項３】
前記作業機械の前記荷上げ部（５０）は、ブーム（２）を有し、
前記アクチュエータ（７）は、前記ブーム（２）を動かすための油圧シリンダを含み、
前記計測器（８，９）は、前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力検出器を含み、
前記変位検出器（６）は、ブーム（２）の角度を検出する角度検出器を含む、請求項１または２に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項４】
前記補正手段は、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）とから補正係数（α）を算出し、前記補正係数（α）と前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に基づいて、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正する請求項１または２に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項５】
前記補正手段は、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）と、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）と、前記補正係数（α）との関係を定義した速度補正テーブルを備え、前記速度補正テーブルに基づいて、前記補正係数（α）を算出する請求項４に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項６】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械において、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）と前記荷上げ部（５０）の変位（θ）と前記荷物重量（Ｗ）との関係を定義した荷物重量算出テーブルを有し、前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得し、取得した前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して前記荷物重量（Ｗ）を算出する荷物重量算出手段と、
前記荷物重量（Ｗ）の指定値を入力し、前記荷上げ部（５０）のキャリブレーション動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得し、取得した前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）と前記指定された荷物重量（Ｗ）とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルをキャリブレートするキャリブレーション手段と
を備える荷物を動かすための作業機械。
【請求項７】
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０)の動作速度（ω）を求める速度算出手段と、
前記荷上げ部（５０)の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求める補正手段と
を更に備え、
前記荷物重量算出テーブルには、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）と前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて前記荷物重量（Ｗ）を求めるための数値が記録されており、
前記荷物重量算出手段は、前記補正手段からの補正値（Ｐ’）と、前記取得した前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して、前記荷物重量（Ｗ）を算出し、荷物重量算出テーブルの数値をキャリブレートする請求項6に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項８】
前記キャリブレーション手段は、キャリブレーション実行時に、今回のキャリブレーションによって得られた数値と、前記荷物重量算出テーブルに現在登録されている数値との平均値を算出し、前記算出された平均値をキャリブレート後の数値として用いて、前記荷物重量算出テーブルをキャリブレートする請求項７に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項９】
前記荷物重量算出テーブルの数値を、所定の初期値に初期化するクリア手段を更に備えた請求項６記載の作業機械。
【請求項１０】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械における、荷物重量（W）を測定するための装置において、
前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得する検出値取得手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）を求める速度算出手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求める補正手段と、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）、及び前記検出値取得手段からの前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて荷物重量（Ｗ）を算出する荷物重量算出手段と
を備える装置。
【請求項１１】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械における、荷物重量（W）を測定するための方法において、
前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得するステップと、
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）を求めるステップと、
前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求めるステップと、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）、及び前記検出値取得手段からの前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて、荷物重量（Ｗ）を算出するステップと
を有する方法。
【請求項１２】
コンピュータにより実行されることにより、前記コンピュータに請求項１１に記載の方法を行なわせるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷物を動かす作業機械に関し、特に、荷物重量を計測するための装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ダンプトラック等の運搬車両に荷物を積み込む機械、例えばホイールローダにおいて、ブーム動作時にバケットに積載された荷物重量を計測し、表示するための荷物重量計測装置が知られている（特許文献１）。【０００３】
上記文献に記載の従来技術によれば、ブームの起動開始後、ブーム角度及びブームシリンダのヘッド圧及びボトム圧の差圧とから、予め計算されている数値テーブルを用いて所定の計算をし、バケットに積載された荷物重量を計測している。【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９９７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、荷物を持ち上げるための機構（以下、「荷上げ機構」と言う）で生じる摩擦力や、その荷上げ機構の部品、例えば、バケットやツース等の磨耗、破損、補修及び交換等による、自重の変化等の誤差要因が考慮されておらず、計測精度を更に向上させたいと言う要請がある。【０００６】
従って本発明の目的は、作業機械により動かされる荷物重量の計測精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの側面に従えば、荷物を動かすための作業機械は、荷物を持ち上げるための荷上げ部と、前記荷上げ部の変位を検出する変位検出器と、前記荷上げ部を駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータの出力値又は入力値を計測する計測器とを備え、更に、前記荷上げ部の動作中に、前記変位検出器からの変位と、前記計測器からの出力値又は入力値とを取得する検出値取得手段と、前記荷上げ部の動作中における、前記荷上げ部の動作速度を求める速度算出手段と、前記荷上げ部の動作速度に応じて前記アクチュエータの出力値又は入力値を補正した補正値を求める補正手段と、前記アクチュエータの出力値又は入力値を補正した補正値、及び前記検出値取得手段からの前記荷上げ部の変位に基づいて荷物重量を算出する手段とを備える。【０００８】
この作業機械によれば、前記荷上げ部の動作速度に応じて前記アクチュエータの入力値又は出力値が補正され、この補正された値に基づいて前記荷物重量が算出される。そのため、前記荷上げ部の動作速度によって変化する誤差要因、例えば摩擦力などのような力も考慮され、より精度の高い計測結果を得ることができる。【０００９】
一つの実施形態では、アクチュエータとして油圧シリンダが用いられ、アクチュエータの出力値として、その油圧シリンダのヘッド圧とボトム圧の差圧が計測される。しかし、これは一例であり、他の種類のアクチュエータが用いられる作業機械にも本発明は適用でき、また、アクチュエータの出力値に代えて又はそれと共に入力値が計測されてもよい。例えばアクチュエータとして電動モータが用いられるような場合、その電動モータの出力値である出力トルクと回転数が計測されても良いし、入力値である入力電流や入力電圧が検出されてもよい。【００１０】
また、一つの実施形態として、前記作業機械の前記荷上げ部はブームを有しており、前記アクチュエータは、前記ブームを動かすための油圧シリンダを含み、前記計測器は、前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力検出器を含み、前記変位検出器は、ブームの角度を検出する角度検出器を含む。この構成は、例えばホイールローダやパワーショベルやクレーンなどのように、ブームを用いて荷物を上げ降ろしする作業機械に適用される。しかし、本発明は、例えばウインチのようなブームを持たない作業機械にも適用可能である。【００１１】
また、一つの実施形態として、前記補正手段は、前記荷上げ部の動作速度と、前記アクチュエータの出力値又は入力値とから補正係数を算出し、前記補正係数と前記荷上げ部の動作速度に基づいて、前記アクチュエータの出力値又は入力値を補正するようにしても良い。この構成によれば、前記アクチュエータの出力値又は入力値や、前記荷上げ部の動作速度に応じて変化するような誤差要因も考慮することができる。【００１２】
また、一つの実施形態として、前記補正手段は、前記アクチュエータの出力値又は入力値と、前記荷上げ部の動作速度と、前記補正係数との関係を定義した速度補正テーブルを備え、前記速度補正テーブルに基づいて、前記補正係数を算出するようにしても良い。この前記補正係数は、定数も利用できる。【００１３】
ブームを有する作業機械では、上述した動作速度として、例えばブーム角速度を用いることができるが、これも例示にすぎない。例えばブームの昇降速度、バケットの昇降速度、荷上げ部を動かす油圧シリンダのピストンの移動速度、又は、荷上げ部を動かす油圧若しくは電動モータの回転速度など、荷上げ部の動きに関わる種々の動作速度が、上記補正の処理において用いられても良い。【００１４】
本発明の別の側面に従えば、作業機械は、荷物を持ち上げるための荷上げ部と、前記荷上げ部の変位を検出する変位検出器と、前記荷上げ部を駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータの出力値又は入力値を計測する計測器とを備え、更に、前記アクチュエータの出力値又は入力値と、前記荷上げ部の変位と、前記荷物重量との関係を定義した荷物重量算出テーブルを有し、前記荷上げ部の動作中に、前記変位検出器からの変位と、前記計測器からの出力値又は入力値とを取得し、取得した前記変位検出器からの変位と、前記計測器からの出力値又は入力値とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して前記荷物重量を算出する荷物重量算出手段と、前記荷物重量の指定値を入力し、前記荷上げ部のキャリブレーション動作中に、前記変位検出器からの変位と、前記計測器からの出力値又は入力値とを取得し、取得した前記変位検出器からの変位と、前記計測器からの出力値又は入力値と、前記指定された荷物重量とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルをキャリブレートするキャリブレーション手段とを有する。【００１５】
この作業機械によれば、荷物重量の指定が入力され、前記キャリブレーション動作中に、前記変位検出器からの変位と前記計測器からの出力値又は入力値とが取得され、取得した前記変位検出器からの変位と前記計測器からの出力値又は入力値と前記指定された荷物重量とに基づいて前記荷物重量算出テーブルがキャリブレートされる。このようなキャリブレーションを時々実行することにより、荷上げ部の各種部品の磨耗、破損、腐食などによる、荷上げ部の自重変化による誤差要因が取り除かれ、精度の良い計測が可能となる。【００１６】
また、一つの実施形態として、作業機械は、荷上げ部の動作中における前記荷上げ部の動作速度を求める速度算出手段と、前記速度に応じてアクチュエータの出力値又は入力値を補正した補正値を求める補正手段とを更に備え、前記荷物重量算出テーブルは、前記アクチュエータの出力値又は入力値を補正した補正値と、前記荷上げ部の変位に基づいて前記荷物重量を求めるための数値が記録されており、前記荷物重量算出手段は、前記補正手段からの補正値と、前記取得した前記荷上げ部の変位に基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して、前記荷物重量を算出し、前記荷物重量算出テーブルの数値をキャリブレートする。そのため、前記荷上げ部の動作速度によって変化する誤差要因（例えば摩擦力など）が考慮され、より精度の高い計測結果を得ることができる。【００１７】
また、一つの実施形態として、前記キャリブレーション手段は、キャリブレーション実行時に、今回のキャリブレーションによって得られた数値と、前記荷物重量算出テーブルに現在登録されている数値との平均値を算出し、前記算出された平均値をキャリブレート後の数値として用いて、前記荷物重量算出テーブルをキャリブレートする。この構成によれば、荷物重量算出テーブルのキャリブレーション時に、キャリブレーションで得たデータをそのまま使って前記荷物重量算出テーブルを更新するのではなく、キャリブレーションで得たデータと前記荷物重量算出テーブルの既存データとの平均値を求め、その平均値で前記荷物重量算出テーブルを更新するようにしているため、万が一キャリブレーションで得たデータが正しい値でなかったとしても、その影響を１００％受けないようにすることができる。【００１８】
また、一つの実施形態として、荷物重量算出テーブルの数値を、所定の初期値に初期化するクリア手段が更に備えられてもよい。この初期化処理を行うことにより、荷物重量算出テーブルは工場出荷時の状態に戻る。キャリブレーションが今までに多数回繰り返されてきたような場合、或いは、作業機械の荷上げ部に大幅な修理や交換作業が施された場合、現在の荷物重量算出テーブルの数値の信頼性に若干の懸念がいだかれる場合がある。そのような場合には、上記初期化処理を一旦行った後に、キャリブレーションを改めて行うことが有効である。【００１９】
本発明のまた別の側面に従えば、作業機械によって運ばれる荷物の重量を上述した原理に従って計測するための装置および方法が提供される。さらに、本発明の更に別の側面に従えば、その荷物重量の計測方法をコンピュータに行わせるためのコンピュータプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、荷物を動かすための作業機械において、荷物重量の計測精度を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るホイールローダの外装の構成図である。
【図２】荷物重量計測システムの構成図である。
【図３】コントローラ１１の本発明に係る制御全体的な流れを示すフローチャートである。
【図４】コントローラ１１の荷物重量計測を行う部分の機能ブロック図である。
【図５】荷物重量算出テーブルの一例を示す図である。
【図６】速度補正テーブルの一例を示す図である。
【図７】荷物重量計測動作の流れを詳細に示すフローチャートである。
【図８】荷物重量テーブルのキャリブレーション動作の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１…ホイールローダ、２…ブーム、４…バケット、６…ブーム角検出器、７…油圧シリンダ（ブームシリンダ）、８…ヘッド圧検出器、９…ボトム圧検出器、１１…コントローラ、１２…ディスプレイ、３０…キーボード、３１…データ記憶部、５０…荷上げ部、６０…角速度算出部、６１…圧力補正部、６２…荷物重量算出部。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。【００２４】
以下に示す実施形態は、作業機械の一例としてホイールローダに本発明を適用したものであるが、その説明から容易に理解されるように、本発明はホイールローダだけでなくパワーショベル、クレーン、ウインチなど、荷上げ機能を持つ種々の作業機械に適用される。【００２５】
図１は、ホイールローダ１の外装の構成図である。【００２６】
ホイールローダ１は、荷上げ部として基端部に取着されたブームピン３を中心に、回動自在なブーム２と、ブーム２の先端部に取着されバケットピン５を中心に回動自在なバケット４とを備えている。ブームピン３の近傍には、ブーム２の変位、例えば持ち上がり角度（以下、「ブーム角」と言う）（θ）を検出する、ポテンショメータ等のブーム角検出器６が設けられている。図１に示すように、ブーム角（θ）は、ブームピン３を通る鉛直線１８に対する、ブームピン３とブーム２先端部のバケット４を止めるバケットピン５とを結ぶ直線１９の角度を、反時計回りに計測するものとする。また、ブームピン３とバケットピン５とを結ぶ直線１９が水平である場合を「ブーム角（θ）＝０度」と定義する。また、ホイールローダ１は、ブーム２を持ち上げる油圧シリンダ（以下、「ブームシリンダ」と言う）７を備えており、ブームシリンダ７には、ヘッド圧力及びボトム圧力をそれぞれ検出するヘッド圧検出器８及びボトム圧検出器９が設けられている。このブームシリンダ７の実質的な出力圧力値又は入力圧力値は、上述したヘッド圧力及びボトム圧力との間の差圧（Ｐ）である。なお、ここではこの差圧（Ｐ）のことをブームシリンダ圧力値（Ｐ）と言う。【００２７】
図２は、ホイールローダ１に搭載された荷物重量計測システムの構成図である。【００２８】
図２に示すように、ホイールローダ１にはマイクロプロセッサ等で構成されているコントローラ１１が備えられており、上述したブーム角検出器６、ヘッド圧検出器８及びボトム圧検出器９、並びにキーボード３０及びデータ記憶部３１が電気的に接続されている。キーボード３０は、運転室１４に設置され、後述するキャリブレーション動作の開始を指示するキャリブレーション信号の入力や、キャリブレーション動作において、持ち上げられる荷物の重量を指定する荷物重量値の入力などに用いられる。また、データ記憶部３１には、後述する荷物重量算出テーブル６３と、速度補正テーブル６４などが予め記憶されている。【００２９】
更に、コントローラ１１には、運転室１４に設置されたディスプレイ１２が接続されている。ディスプレイ１２には、バケット４上の荷物重量（Ｗ）を表示する荷物重量表示部２１と、これまでに積み込まれた荷物の累積重量を表示する、累積荷物重量表示部２２とが設けられている。また、コントローラ１１には、プリンタ１３が接続されており、プリントスイッチ２０の指示に従って、荷物重量及び累積荷物重量をプリントアウトする。更に、レバー２３及びブザー１７が、コントローラ１１に電気的に接続されている。このレバー２３は運転室１４に設けられており、ブーム２とバケット４を動かすために、ホイールローダ１の操縦者（以下、「オペレータ」と言う）により操作される。また、ブザー１７は運転室１４に設けられており、バケット４に積み込まれている荷物重量がオーバーロードである時に、鳴動されてオペレータに警告する。【００３０】
次に、図３を用いて、コントローラ１１が処理する荷物重量（Ｗ）の計測の流れを説明する。以下フローチャートでは「ステップ」を「Ｓ」と略記する。 【００３１】
図３に示すように、コントローラ１１は、キャリブレーション信号が入力されているか否かを判断する（Ｓ５０）。このキャリブレーション信号は、オペレータによりキーボード３０を使って入力される。そして、コントローラ１１は、キャリブレーション信号が入力されたと判断した時は、後に詳述されるキャリブレーション動作を行い（Ｓ５３）、キャリブレーション信号は未入力であると判断した時は、ブーム２が動作する度に所定の判断条件を用いて、荷物重量計測をする必要があるか否かを判断する（Ｓ５１）。そして、コントローラ１１が荷物重量計測を行う必要があると判断した時は、以下に詳述される荷物重量計測動作を行う（Ｓ５２）。【００３２】
図４は、コントローラ１１の荷物重量を計測するための部分の機能ブロック図を示す。【００３３】
図４に示すように、コントローラ１１は、角速度算出部６０と、圧力補正部６１と、荷物重量算出部６２とを有し、また、データ記憶部３１内に、荷物重量算出テーブル６３と速度補正テーブル６４とを有する。【００３４】
角速度算出部６０は、ブーム２の動作中に一定周期で複数回繰り返しブーム角（θ）を入力して、各入力時点でのブーム２の角速度（以下、「ブーム角速度」と言う）（ω）を算出する。ここで、ブーム角速度（ω）とは、ブーム２の単位時間あたりの回転速度である。【００３５】
圧力補正部６１は、ブーム２の動作中に一定周期で繰り返し、上述したヘッド圧検出器８及びボトム圧検出器９より検出されたブームシリンダ圧力値（Ｐ）を入力するとともに、角速度算出部６０で算出された各入力時点におけるブーム角速度（ω）を入力する。次に、圧力補正部６１は、各入力時点におけるブームシリンダ圧力値（Ｐ）とブーム角速度（ω）とに基づいて速度補正テーブル６４を参照し、ブームシリンダ圧力値（Ｐ）とブーム角速度（ω）との組み合わせに対応する補正係数（α）を算出する。上述した速度補正テーブル６４には、ブームシリンダ圧力値（Ｐ）とブーム角速度（ω）の値に対応する種々の補正係数（α）が登録されている。ここで言う補正係数（α）とは、ブームシリンダ圧力値（Ｐ）に含まれる、例えば摩擦等のように、ブーム角速度（ω）に応じて変化する誤差要因を補正するための値である。そして、圧力補正部６１は、算出した補正係数（α）とブームシリンダ圧力値（Ｐ）とブーム角速度（ω）とを用いて、例えば計算式「Ｐ’＝Ｐ−αω」にしたがって、速度補正された圧力値（以下、「補正圧力値」と言う）（Ｐ’）を計算する。【００３６】
荷物重量算出部６２は、上述した一定周期ごとの各入力時点における補正圧力値（Ｐ’）とブーム角（θ）とを入力しており、荷物重量算出テーブル６３を参照して補正圧力値（Ｐ’）とブーム角（θ）との組み合わせに対応する荷物重量（Ｗ）を計算する。また、上述した荷物重量算出テーブル６３には、種々の補正圧力値（Ｐ’）とブーム角（θ）と荷物重量（Ｗ）との関係が記載されている。上述した荷物重量算出テーブル６３に記録された数値に基づいて、各入力時点における補正圧力値（Ｐ’）とブーム角（θ）の組み合わせに対応する荷物重量（Ｗ）が算出され、そして、複数の入力時点における荷物重量（Ｗ）に基づいて、最も確からしい荷物重量（Ｗ）が算出される。【００３７】
次に、荷物重量算出テーブル６３と、速度補正テーブル６４について説明する。【００３８】
図５は、荷物重量算出テーブル６３の一例を示す。【００３９】
図５に示すように、荷物重量算出テーブル６３は、荷物重量（Ｗ）とブーム角（θ）と補正圧力値（Ｐ’）との関係を示している。すなわち、荷物重量算出テーブル６３には、荷物重量（Ｗ）が幾つかの代表値である場合、例えばＷ＝０ｔ（空荷である状態），４．６２５ｔ（定格中間重量），９．２５ｔ（定格最大重量），１８．５ｔ（オーバーロード）である場合について、ブーム角（θ）の可変範囲、例えば−４０度〜＋４５度内の種々の値における補正圧力値（Ｐ’）が記録されている。【００４０】
図６は、速度補正テーブル６４の一例を示す。【００４１】
図６に示すように、速度補正テーブル６４は、補正係数（α）とブームシリンダ圧力値（Ｐ）とブーム角速度（ω）との関係を示している。すなわち、速度補正テーブル６４には、ブームシリンダ圧力値（Ｐ）の種々の値「Ｐ１〜Ｐ９」とブーム角速度（ω）の種々の値「ω１〜ω９」との組み合わせに対応する、補正係数（α）の値「α１１〜α９９」が記録されている。なお、この実施形態では補正係数（α）は、ブーム角速度（ω）とブームシリンダ圧力値（Ｐ）の関数として用いられているが、作業機械によっては補正係数（α）は定数でも良いかもしれず、あるいは、ブーム角速度（ω）又は、ブームシリンダ圧力値（Ｐ）のどちらか一方のみの関数であっても良いかもしれず、あるいは、別の変数、例えばブーム角（θ）の関数であっても良いかもしれない。それらの事情に応じて速度補正テーブル６４の構成は変わり、また、補正係数αが定数の場合には速度補正テーブル６４は不要である。【００４２】
次に、図７を用いて、荷物重量計測動作（図３のＳ５２）の処理の流れを説明する。【００４３】
図７に示すように、この処理はブーム２の動作中つまり、荷物の上げ降ろしの最中に実行される。コントローラ１１は、ブーム角検出器６の出力信号に基づき、ブーム２の現在のブーム角度（θ）の値を検出する（Ｓ１）。次に、コントローラ１１は、ヘッド圧検出器８及びボトム圧検出器９から検出されたヘッド圧とボトム圧を入力して差を計算することにより、現在のブームシリンダ圧力値（Ｐ）を算出する（Ｓ２）。次に、コントローラ１１は、上述した現在のブーム角度（θ）の値と１周期前に検出されたブーム角度（θ）の値とを用いて、所定の計算方法でブーム角速度（ω）を算出する（Ｓ３）。次に、コントローラ１１は、速度補正テーブル（図６）を参照して、今回のブーム角速度（ω）とブームシリンダ圧力値（Ｐ）との組み合わせに対応する補正係数（α）を決定する（Ｓ４）。次に、コントローラ１１は、計算式「Ｐ’＝Ｐ−αω」に、今回のブーム角速度（ω）とブームシリンダ圧力値（Ｐ）と補正係数（α）とを代入して、補正圧力値（Ｐ’）を算出する（Ｓ５）。この補正圧力値（Ｐ’）は、ブームシリンダ圧力値（Ｐ）からブーム角速度（ω）に応じて変化する摩擦力等の誤差成分を低減させた値である。次に、コントローラ１１は、荷物重量算出テーブル６３を参照し、今回のブーム角（θ）と補正圧力値（Ｐ’）の組み合わせに対応する荷物重量（Ｗ）を算出する（Ｓ６）。荷重算出テーブル６３には、荷物重量（Ｗ）の代表的な値についての数値しか記録されていないため、それらの数値を用いて補間計算を行うことで、現在の荷物重量（Ｗ）が算出される。【００４４】
上述した、ステップ１（Ｓ１）〜ステップ６（Ｓ６）は、繰り返しループ（Ｌ１）により、一定周期で複数回繰り返し実行される。これによりブーム２が動作中の複数時点での荷物重量（Ｗ）が算出される。そして、コントローラ１１は、複数時点での荷物重量（Ｗ）を平均して最も確からしい荷物重量（Ｗ）の値を求め（Ｓ７）、それをデータ記憶部３１に格納し、ディスプレイ１２に表示し、更にその値がオーバーロード値を超えているか否かチェックし、超えている場合にはブザー１７を鳴らしてオペレータに警告する（Ｓ８）。【００４５】
次に、図８を用いて、キャリブレーション動作（図３のＳ５３）の処理を説明する。【００４６】
図８に示すように、コントローラ１１は、オペレータがキーボード３０を使用してオールクリア信号を入力したか否かを判断する（Ｓ１１）。オールクリア信号が入力された場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）は、コントローラ１１は荷物重量算出テーブル６３の全てのデータをクリアして、予め用意されている初期値に戻す（Ｓ２０）。この作業により、荷物重量算出テーブル６３は工場出荷時と同じ内容になる。また、オールクリア信号が入力されていない場合には、コントローラ１１はオペレータがキーボード３０を使用して、空荷キャリブレーションを選択したか否かの判断をする（Ｓ１２）。空荷キャリブレーションが選択された場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）は、コントローラ１１は、ブーム２をブーム角（θ）の全可変範囲にわたって動かす（Ｓ１３）。また、この場合はバケット４には何も載せない状態にしておく。【００４７】
そして、コントローラ１１は、ブームが全可変範囲にわたって動作中に、図７に示したステップ１（Ｓ１）〜ステップ６（Ｓ６）と同じ処理を繰り返し行うことで、荷物重量算出テーブル６３に記録されているブーム角（θ）の各値に対応する補正圧力値（Ｐ’）を算出する（Ｓ１４）。そして、コントローラ１１は、今回行ったキャリブレーションで各ブーム角（θ）における補正圧力値（Ｐ’）と荷物重量算出テーブル６３の荷物重量（Ｗ）がゼロ（空荷）の列に対応する補正圧力値（Ｐ’）との平均値をとり（Ｓ１５）、その平均値で荷物重量算出テーブル６３の空荷の列に対応する補正圧力値（Ｐ’）を書き換える（Ｓ２１）。【００４８】
また、上述したステップ１２（Ｓ１２）で、空荷キャリブレーションが選択されなかった場合、コントローラはオペレータに促して、キーボード３０を使用して荷物重量を指定させる（Ｓ１６）。ここで、指定できる荷物重量としては、荷物重量算出テーブル６３に記録されている、定格中間重量、定格最大重量及びオーバーロードのいずれかである。これと共にオペレータは、上述で指定した重量と全く同じ重量を持つ荷物をバケット４に載せる。そして、上述した荷物が載せられた後、コントローラ１１はブーム２をブーム角（θ）の全可変範囲にわたって動かす（Ｓ１７）。そして、コントローラ１１は、ブームが全可変範囲にわたって動作中に、図７に示したステップ１（Ｓ１）〜ステップ６（Ｓ６）と同じ処理を繰り返し行うことで、荷物重量算出テーブル６３に記録されているブーム角（θ）の各値に対応する補正圧力値（Ｐ’）を算出する（Ｓ１８）。そして、コントローラ１１は、今回行ったキャリブレーションで各ブーム角（θ）における補正圧力値（Ｐ’）と、荷物重量算出テーブル６３の荷物重量（Ｗ）がゼロ（空荷）の列に対応する補正圧力値（Ｐ’）との平均値をとり（Ｓ１９）、その平均値で荷物重量算出テーブル６３の空荷の列に対応する補正圧力値（Ｐ’）を書き換える（Ｓ２１）。【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、このようなキャリブレーションを時々実行することにより、バケットや、バケットに取着させたソースや、バケットピンや、ブームピンなどの磨耗、破損、腐食などによる、荷上げ機構の自重変化による誤差要因が取り除かれ、精度の良い計測が可能となる。【００５０】
また、荷物重量算出テーブルのキャリブレーション時に、キャリブレーションで得たデータをそのまま使って荷物重量算出テーブルを更新するのではなく、キャリブレーションで得たデータと荷物重量算出テーブルの既存データとの平均値を求め、その平均値で荷物重量算出テーブルを更新するようにしているため、万が一キャリブレーションで得たデータが正しい値でなかったとしても、その影響を１００％受けないようにすることができる。【００５１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。【００５２】
例えば上記の実施形態は、荷物重量算出テーブルにのみキャリブレーションを行うことになっているが、速度補正テーブルに対してもキャリブレーションを行うようにしてもよい。
【図１】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年9月12日(2007.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械において、
前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得する検出値取得手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）を求める速度算出手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求める補正手段と、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）、及び前記検出値取得手段からの前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて荷物重量（Ｗ）を算出する荷物重量算出手段と
を備える荷物を動かすための作業機械。
【請求項２】
前記補正値（Ｐ’）と前記荷上げ部（５０）の変位（θ）と前記荷物重量（Ｗ）との関係を定義した荷物重量算出テーブルを有し、前記荷物重量算出手段が、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記補正手段からの補正値（Ｐ’）とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して前記荷物重量（Ｗ）を算出する
請求項１記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項３】
前記作業機械の前記荷上げ部（５０）は、ブーム（２）を有し、
前記アクチュエータ（７）は、前記ブーム（２）を動かすための油圧シリンダを含み、
前記計測器（８，９）は、前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力検出器を含み、
前記変位検出器（６）は、ブーム（２）の角度を検出する角度検出器を含む、請求項１または２に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項４】
前記補正手段は、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）とから補正係数（α）を算出し、前記補正係数（α）と前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に基づいて、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正する請求項１〜３のいずれか一項記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項５】
前記補正手段は、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）と、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）と、前記補正係数（α）との関係を定義した速度補正テーブルを備え、前記速度補正テーブルに基づいて、前記補正係数（α）を算出する請求項４に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項６】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械において、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）と前記荷上げ部（５０）の変位（θ）と前記荷物重量（Ｗ）との関係を定義した荷物重量算出テーブルを有し、前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得し、取得した前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して前記荷物重量（Ｗ）を算出する荷物重量算出手段と、
前記荷物重量（Ｗ）の指定値を入力し、前記荷上げ部（５０）のキャリブレーション動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得し、取得した前記変位検出器（６）からの変位（θ）と前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）と前記指定された荷物重量（Ｗ）とに基づいて、前記荷物重量算出テーブルをキャリブレートするキャリブレーション手段と
を備える荷物を動かすための作業機械。
【請求項７】
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０)の動作速度（ω）を求める速度算出手段と、
前記荷上げ部（５０)の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求める補正手段と
を更に備え、
前記荷物重量算出テーブルには、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）と前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて前記荷物重量（Ｗ）を求めるための数値が記録されており、
前記荷物重量算出手段は、前記補正手段からの補正値（Ｐ’）と、前記取得した前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて、前記荷物重量算出テーブルを参照して、前記荷物重量（Ｗ）を算出し、荷物重量算出テーブルの数値をキャリブレートする請求項6に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項８】
前記キャリブレーション手段は、キャリブレーション実行時に、今回のキャリブレーションによって得られた数値と、前記荷物重量算出テーブルに現在登録されている数値との平均値を算出し、前記算出された平均値をキャリブレート後の数値として用いて、前記荷物重量算出テーブルをキャリブレートする請求項７に記載の荷物を動かすための作業機械。
【請求項９】
前記荷物重量算出テーブルの数値を、所定の初期値に初期化するクリア手段を更に備えた請求項６〜８のいずれか一項記載の作業機械。
【請求項１０】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械における、荷物重量（W）を測定するための装置において、
前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得する検出値取得手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）を求める速度算出手段と、
前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求める補正手段と、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）、及び前記検出値取得手段からの前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて荷物重量（Ｗ）を算出する荷物重量算出手段と
を備える装置。
【請求項１１】
荷物を持ち上げるための荷上げ部（５０）と、前記荷上げ部（５０）の変位（θ）を検出する変位検出器（６）と、前記荷上げ部（５０）を駆動するアクチュエータ（７）と、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を計測する計測器（８，９）とを備えた荷物を動かすための作業機械における、荷物重量（W）を測定するための方法において、
前記荷上げ部（５０）の動作中に、前記変位検出器（６）からの変位（θ）と、前記計測器（８，９）からの出力値又は入力値（Ｐ）とを取得するステップと、
前記荷上げ部（５０）の動作中における、前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）を求めるステップと、
前記荷上げ部（５０）の動作速度（ω）に応じて前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）を求めるステップと、
前記アクチュエータ（７）の出力値又は入力値（Ｐ）を補正した補正値（Ｐ’）、及び前記変位検出器から取得された前記荷上げ部（５０）の変位（θ）に基づいて、荷物重量（Ｗ）を算出するステップと
を有する方法。
【請求項１２】
コンピュータにより実行されることにより、前記コンピュータに請求項１１に記載の方法を行なわせるためのコンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
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