JP7768483B2 - 作業機械及び作業機械の支援システム - Google Patents

Description

本開示は、作業機械及び作業機械の支援システムに関する。

例えば、エンジンと、該エンジンの動力により作動油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出する作動油により駆動し、原木を切断するチェーンソーを含むハーベスタ装置と、を備え、少なくとも前記チェーンソーの駆動が選択されたときに、前記油圧ポンプの吐出流量を多くすることを特徴とする、林業機械が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１５－６２３５５号公報

丸太材等の長尺の搬送物をグラップルで把持して搬送する作業機械において、搬送物の重量を算出することが求められている。

そこで、上記課題に鑑み、長尺の搬送物を把持して搬送する作業機械において、搬送物の重量を精度よく算出する作業機械及び作業機械の支援システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、上部旋回体の車幅方向を第１の回動軸として、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、前記第１の回動軸を法線とする平面上の軸を第２の回転軸として、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、前記把持部に把持された前記搬送物の長手方向が前記上部旋回体の正面方向に対して直角となる前記把持部の所定の回転位置における前記搬送物の重量を算出する、作業機械が提供される。

上述の実施形態によれば、長尺の搬送物を把持して搬送する作業機械において、搬送物の重量を精度よく算出する作業機械及び作業機械の支援システムを提供することができる。

第１実施形態に係る作業機械の側面図である。 第１実施形態に係る作業機械の構成の一例を概略的に示す図である。 第１実施形態に係る作業機械のうちの搬送物重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。 搬送物重量算出部の処理を説明するブロック線図である。 搬送物の重心位置を調整する調整動作を説明する構成ブロック図である。 長尺の搬送物を把持した作業機械の平面図である。 グラップルに把持された長尺の搬送物の長手方向を検出する方法を説明する図である。 グラップルに把持された長尺の搬送物の長手方向を検出する方法を説明する図である。 第４実施形態の作業機械における搬送物重量算出部の処理を説明するブロック線図である。 第５実施形態の作業機械における搬送物重量算出部６１の処理を説明するブロック線図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

［作業機械の概要］
最初に、図１を参照して、本実施形態に係る作業機械１００の概要について説明する。

図１は、本実施形態に係る作業機械１００の側面図である。なお、本実施形態に係る作業機械１００は、グラップル６で丸太材（木材）等の長尺の搬送物Ｗを把持し、搬送物Ｗを搬送する。作業機械１００で搬送された搬送物Ｗは、例えば、ダンプトラック（図示せず）に積み込まれる。

本実施形態に係る作業機械１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、グラップル６と、キャビン１０を備える。

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（後述する図２参照）でそれぞれ油圧駆動されることにより、作業機械１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。

上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａ（後述する図２参照）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ２Ａは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのグラップル６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びグラップル６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びエンドアタッチメントシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

エンドアタッチメントシリンダ９は、グラップル６を回動（チルト）させるために用いられる。また、グラップル６は、開閉可能な爪（把持部）６ａと、爪６ａを開閉させるグラップル開閉シリンダ６ｂと、爪６ａを回転軸６ｄで回転させる回転油圧モータ６ｃを備えている。

尚、グラップル６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、グラップル６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、木材の幹を把持するとともに、把持した木材を軸方向に移動させ枝を切断する切断機を備えるハーベスタ等が取り付けられてもよい。

キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

［ショベルの構成］
次に、図１に加えて、図２を参照して、第１実施形態に係る作業機械１００の具体的な構成について説明する。

図２は、第１実施形態に係る作業機械１００の構成の一例を概略的に示す図である。

尚、図２において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。

第１実施形態に係る作業機械１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、第１実施形態に係る作業機械１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びグラップル６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びエンドアタッチメントシリンダ９等の油圧アクチュエータを含む。

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（傾転角）を調節する。

メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。

コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びエンドアタッチメントシリンダ９）に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁１７１～１７８を含む。より具体的には、制御弁１７１は、走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、エンドアタッチメントシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。また、制御弁１７７は、グラップル開閉シリンダ６ｂに対応し、制御弁１７８は、回転油圧モータ６ｃに対応する。

第１実施形態に係る作業機械１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６を含む。また、作業機械１００の操作系は、後述するコントローラ３０によるマシンコントロール機能に関する構成として、シャトル弁３２を含む。

パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットラインを介して操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。

操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、グラップル６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、エンドアタッチメントシリンダ９等）の操作を行うための操作入力手段である。操作装置２６は、その二次側のパイロットラインを通じて直接的に、或いは、二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁３２を介して間接的に、コントロールバルブ１７にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びグラップル６等の操作状態に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。操作装置２６は、例えば、アーム５（アームシリンダ８）を操作するレバー装置を含む。また、操作装置２６は、例えば、ブーム４（ブームシリンダ７）、グラップル６（エンドアタッチメントシリンダ９）、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）のそれぞれを操作するレバー装置を含む。また、操作装置２６は、例えば、下部走行体１の左右一対のクローラ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ）のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。

シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有し、２つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁３２は、２つの入口ポートのうちの一方が操作装置２６に接続され、他方が比例弁３１に接続される。シャトル弁３２の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、後述するコントローラ３０は、操作装置２６から出力される二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁３１から出力させることにより、オペレータによる操作装置２６の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、各種動作要素の動作を制御することができる。

尚、操作装置２６（左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、及び右走行レバー）は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号を出力する電気式であってもよい。この場合、操作装置２６からの電気信号は、コントローラ３０に入力され、コントローラ３０は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ１７内の各制御弁１７１～１７８を制御することにより、操作装置２６に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。例えば、コントロールバルブ１７内の制御弁１７１～１７８は、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ１５と各制御弁１７１～１７８のパイロットポートとの間には、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作する電磁弁が配置されてもよい。この場合、電気式の操作装置２６を用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、その操作量（例えば、レバー操作量）に対応する電気信号によって、当該電磁弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置２６に対する操作内容に合わせて、各制御弁１７１～１７８を動作させることができる。

第１実施形態に係る作業機械１００の制御系は、コントローラ３０と、吐出圧センサ２８と、操作圧センサ２９と、比例弁３１と、表示装置４０と、入力装置４２と、音声出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、エンドアタッチメント角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、撮像装置Ｓ６と、測位装置Ｐ１と、通信装置Ｔ１を含む。

コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、作業機械１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、ＲＯＭや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。

例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。

また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。

また、例えば、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じた作業機械１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じた作業機械１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含む。また、コントローラ３０は、後述する搬送物重量処理部６０を含む。

尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

操作圧センサ２９は、上述の如く、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素（即ち、油圧アクチュエータ）に関する操作状態（例えば、操作方向や操作量等の操作内容）に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ２９による操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びグラップル６等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

尚、操作圧センサ２９の代わりに、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素に関する操作状態を検出可能な他のセンサ、例えば、レバー装置等の操作量（傾倒量）や傾倒方向を検出可能なエンコーダやポテンショメータ等が設けられてもよい。

比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積（作動油が通流可能な断面積）を変更できるように構成される。比例弁３１は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６（具体的には、レバー装置）が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。

表示装置４０は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。

入力装置４２は、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置のレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

音声出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、音声を出力する。音声出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。

記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、作業機械１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、作業機械１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、作業機械１００のオペレータにより設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、エンドアタッチメント角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

エンドアタッチメント角度センサＳ３は、グラップル６に取り付けられ、グラップル６のアーム５に対する回動角度（以下、「グラップル６のチルト角度」）、例えば、側面視において、アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してグラップル６の回転軸６ｄが成す角度を検出する。エンドアタッチメント角度センサＳ３によるグラップル６のチルト角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、作業機械１００（即ち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、作業機械１００の周辺を撮像する。撮像装置Ｓ６は、作業機械１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆ、作業機械１００の左方を撮像するカメラＳ６Ｌ、作業機械１００の右方を撮像するカメラＳ６Ｒ、及び、作業機械１００の後方を撮像するカメラＳ６Ｂを含む。

カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６による撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６は、作業機械１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置Ｓ６は、撮像装置Ｓ６又は作業機械１００から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置Ｓ６には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又は作業機械１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置Ｓ６に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。

尚、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。

ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。エンドアタッチメントシリンダ９にはエンドアタッチメントロッド圧センサＳ９Ｒ及びエンドアタッチメントボトム圧センサＳ９Ｂが取り付けられている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、エンドアタッチメントロッド圧センサＳ９Ｒ及びエンドアタッチメントボトム圧センサＳ９Ｂは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。

ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。エンドアタッチメントロッド圧センサＳ９Ｒはエンドアタッチメントシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「エンドアタッチメントロッド圧」とする。）を検出し、エンドアタッチメントボトム圧センサＳ９Ｂはエンドアタッチメントシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「エンドアタッチメントボトム圧」とする。）を検出する。

グラップル回転角度センサＳ１０は、グラップル６に取り付けられ、回転軸６ｄ回りのグラップル６の回転角度を検出する。グラップル回転角度センサＳ１０は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。グラップル回転角度センサＳ１０によるグラップル６の回転角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置及び向きを測定する。測位装置Ｐ１は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、上部旋回体３の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。また、測位装置Ｐ１の機能のうちの上部旋回体３の向きを検出する機能は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。

通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。

マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンガイダンス機能に関する作業機械１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば作業情報を、表示装置４０や音声出力装置４３等を通じて、オペレータに伝える。マシンガイダンス部５０は、表示装置４０、音声出力装置４３等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置２６を通じた作業機械１００の操作をガイドする。

また、マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンコントロール機能に関する作業機械１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、グラップル角度制御部５１を有する。グラップル角度制御部５１は、回転油圧モータ６ｃを制御して、グラップル６の把持部（爪６ａ）を回転動作させることができる。

［搬送物重量処理部６０］
次に、図３を参照して、第１実施形態に係る作業機械１００の搬送物重量検出機能に関する構成の詳細について説明する。図３は、第１実施形態に係る作業機械１００のうちの搬送物重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。

図３で前述したように、コントローラ３０は、グラップル６で把持され搬送される搬送物Ｗの重量を検出する機能に関する機能部として、搬送物重量処理部６０を含む。

搬送物重量処理部６０は、搬送物重量算出部６１と、最大積載量検出部６２と、加算積載量算出部６３と、残積載量算出部６４と、を有する。

搬送物重量算出部６１は、グラップル６で搬送される搬送物Ｗの重量を算出する。搬送物重量算出部６１は、ブームシリンダ７の推力に基づいて、搬送物Ｗの重量を算出する。搬送物重量算出部６１は、作業機械１００のグラップル６の把持部（爪６ａ）によって丸太材（木材）等の長尺の搬送物Ｗを把持した状態で搬送物Ｗの重量を算出する。なお、搬送物重量算出部６１における搬送物Ｗの重量の算出方法は、後述する。

最大積載量検出部６２は、搬送物Ｗを積み込む対象のダンプトラック（図示せず）の最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部６２は、撮像装置Ｓ６で撮像された画像に基づいて、搬送物Ｗを積み込む対象のダンプトラックを特定する。次に、最大積載量検出部６２は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部６２は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種（サイズ等）を判定する。最大積載量検出部６２は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有しており、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。なお、入力装置４２によってダンプトラックの最大積載量、車種等が入力され、最大積載量検出部６２は、入力装置４２の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。

加算積載量算出部６３は、ダンプトラックの荷台に積載された搬送物Ｗの合計重量を算出する。即ち、グラップル６によってダンプトラックの荷台に搬送物Ｗが積み込みされるごとに、加算積載量算出部６３は、搬送物重量算出部６１で算出されたグラップル６で搬送される搬送物Ｗの重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された搬送物Ｗの合計重量（加算積載量）を算出する。なお、搬送物Ｗを積み込む対象のダンプトラックが新しいダンプトラックとなった場合には、加算積載量はリセットされる。

残積載量算出部６４は、最大積載量検出部６２で検出したダンプトラックの最大積載量と、加算積載量算出部６３で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な搬送物Ｗの残りの重量である。

表示装置４０には、搬送物重量算出部６１で算出されたグラップル６で把持され搬送される搬送物Ｗの重量、最大積載量検出部６２で検出されたダンプトラックの最大積載量、加算積載量算出部６３で算出されたダンプトラックの加算積載量（荷台に積載された搬送物Ｗの合計重量）、残積載量算出部６４で算出されたダンプトラックの残積載量（積載可能な搬送物Ｗの残りの重量）が表示されてもよい。

なお、加算積載量が最大積載量を超えた場合、表示装置４０に警告が出るように構成されていてもよい。また、算出されたグラップル６で把持され搬送される搬送物Ｗの重量が残積載量を超える場合、表示装置４０に警告が出るように構成されていてもよい。なお、警告は、表示装置４０に表示される場合に限られず、音声出力装置４３による音声出力であってもよい。これにより、ダンプトラックの最大積載量を超えて搬送物Ｗが積載されることを防止することができる。

［搬送物重量算出部６１］
次に、図４を用いて、ブームシリンダ７の推力に基づいて、グラップル６で把持され搬送される搬送物Ｗの重量を算出する搬送物重量算出部６１におけるグラップル６で把持され搬送される搬送物Ｗの重量を算出する方法について説明する。

図４は、搬送物重量算出部６１の処理を説明するブロック線図である。搬送物重量算出部６１は、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、静止時トルク算出部７４と、搬送物重心距離算出部７５と、重量換算部７６と、を有している。

トルク算出部７１は、ブーム４のフートピン回りのトルク（検出トルク）を算出する。ブームシリンダ７の作動油の圧力（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ）に基づいて算出される。

慣性力算出部７２は、慣性力によるブーム４のフートピン回りのトルク（慣性項トルク）を算出する。慣性項トルクは、ブーム４のフートピン周りの角加速度とブーム４の慣性モーメントに基づいて算出される。ブーム４のフートピン周りの角加速度や慣性モーメントは姿勢センサ（例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、エンドアタッチメント角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５）の出力に基づいて算出される。

遠心力算出部７３は、コリオリ及び遠心力によるブーム４のフートピン回りのトルク（遠心項トルク）を算出する。遠心項トルクは、ブーム４のフートピン周りの角速度とブーム４の重量に基づいて算出される。ブーム４のフートピン周りの角速度は姿勢センサの出力に基づいて算出される。ブーム４の重量は既知である。

静止時トルク算出部７４は、トルク算出部７１の検出トルク、慣性力算出部７２の慣性項トルク、遠心力算出部７３の遠心項トルクに基づいて、アタッチメント静止時におけるブーム４のフートピン回りのトルクである静止トルクτ_Ｗを算出する。ここで、ブーム４のフートピン回りのトルクの式を式（１）に示す。なお、式（１）の左辺のτは検出トルクを示し、右辺の第１項は慣性項トルクを示し、右辺の第２項は遠心項トルクを示し、右辺の第３項は静止トルクτ_Ｗを示す。

式（１）に示すように、検出トルクτから慣性項トルク及び遠心項トルクを減算することにより、静止トルクτ_Ｗを算出することができる。これにより、第１実施形態では、ブーム等のピン周りの回動動作により生じる影響を補償することができる。

搬送物重心距離算出部７５は、ブーム４のフートピンからグラップル６で把持された搬送物Ｗの重心までの作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向における水平距離（正面方向の重心距離）を算出する。なお、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向とは、アタッチメントが伸縮する方向（図１及び後述する図６の＋Ｘ方向）である。換言すれば、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向とは、回動動作するブーム４の回動軸（ブーム４のフートピン）を法線とする平面と、水平面との交線で規定される向きである。なお、搬送物重心距離算出部７５における正面方向の重心距離を算出する方法については、後述する。

重量換算部７６は、静止時トルク算出部７４で算出した静止トルクτ_Ｗ及び搬送物重心距離算出部７５で算出した正面方向の重心距離に基づいて、搬送物Ｗの重量を算出する。搬送物Ｗの重量は、例えば、静止時トルク算出部７４で算出した静止トルクτ_Ｗからグラップル６が搬送物Ｗを把持していないときのトルクを引いたトルクを、搬送物重心距離算出部７５で算出した正面方向の重心距離で割ることで算出することができる。

このように、搬送物重量算出部６１は、ブーム４の動作時における慣性項、遠心項を補償して、搬送物Ｗの重量を算出することができる。

次に、搬送物重心距離算出部７５において、ブーム４のフートピンからグラップル６で把持された搬送物Ｗの重心までの作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向における水平距離（正面方向の重心距離）を算出する方法について、図５から図６を用いて説明する。

図５は、搬送物Ｗの重心位置を調整する調整動作を説明する構成ブロック図である。図６は、長尺の搬送物Ｗを把持した作業機械１００の平面図である。

図５に示すように、コントローラ３０には、グラップル回転角度センサＳ１０で検出されたグラップル６の回転角度が入力される。コントローラ３０は、マシンガイダンス部５０のグラップル角度制御部５１を有する。グラップル角度制御部５１は、図２に示すように、比例弁３１を制御して、コントロールバルブ１７の制御弁１７８を制御することができるように構成されている。これにより、グラップル角度制御部５１は、回転油圧モータ６ｃの動作を制御することができる。

次に、搬送物Ｗの重量を算出する動作について説明する。

まず、オペレータは、操作装置２６を操作して、グラップル６で長尺の搬送物Ｗを把持し、持ち上げる。ここで、グラップル６で搬送物Ｗを把持した状態での搬送物Ｗの一例を図６において破線で図示する。グラップル６で搬送物Ｗを把持する位置は、搬送物Ｗの長手方向中央とは限らず、図６の破線に示すように、搬送物Ｗの長手方向のどちらか一方に片寄った位置で把持している。このため、搬送物Ｗの重心位置ＷＧは定まらない。

次に、オペレータは、グラップルに対する操作装置２６を操作し、グラップルを回転させる。グラップル角度制御部５１は、グラップル回転角度センサＳ１０で検出されたグラップル６の回転角度に基づいて長尺の搬送物Ｗの長手方向を検出し、グラップル６の把持部を所定の回転位置へ回転させる。

ここでは、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となるように、グラップル６の把持部を回転させる。換言すれば、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、作業機械１００（上部旋回体３）の車幅方向となるように、グラップル６の把持部を回転させる。さらに換言すれば、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、回動動作するブーム４の回動軸（ブーム４のフートピン）と平行な方向となるように、グラップル６の把持部を回転させる。

回転後の搬送物Ｗを実線で示す。図６に示すように、グラップル６で搬送物Ｗを把持する位置が搬送物Ｗの長手方向のどちらか一方に片寄っていても、ブーム４のフートピンからグラップル６で把持された搬送物Ｗの重心位置ＷＧまでの作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向における水平距離（正面方向の重心距離）Ｌ１を定めることができる。

これにより、搬送物重心距離算出部７５（図４参照）は、姿勢センサ（例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、エンドアタッチメント角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５）の出力に基づいて、正面方向の重心距離Ｌ１を算出することができる。

次に、オペレータは、操作装置２６を操作して、ブーム４を上げる。即ち、ブーム４のフートピンを回動軸として、ブーム４を回動動作させる。そして、ブーム上げの際、搬送物重量処理部６０（搬送物重量算出部６１）は、搬送物Ｗの重量を算出する（図４参照）。なお、グラップル６で搬送物Ｗを把持する位置から搬送物Ｗの重心位置ＷＧまでの距離Ｌ２は、ブーム上げ時のトルクに影響を与えない。また、搬送物重量処理部６０は、所定の制御周期で搬送物Ｗの重量を算出し、把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となったときに算出した重量を搬送物Ｗの重量として採用してもよい。

以上、第１実施形態の作業機械１００における搬送物Ｗの重量算出方法によれば、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向の向きを正面方向に対して直角となる向きにすることにより、正面方向の重心距離Ｌ１を精度よく算出することができる。また、搬送物重量算出部６１は、精度よく算出された正面方向の重心距離Ｌ１を用いることにより、搬送物Ｗの重量を精度よく算出することができる。よって、本実施形態の作業機械１００によってダンプトラックに搬送物Ｗを積み込む際、ダンプトラックの過積載や積載不足を低減し、ダンプトラックによる輸送性を向上させることができる。

なお、グラップル角度制御部５１は、グラップル回転角度センサＳ１０で検出されたグラップル６の回転角度に基づいて長尺の搬送物Ｗの長手方向を検出し、グラップル６の把持部を所定の回転位置へ回転させるものとして説明したが、これに限られるものではない。

第２実施形態の作業機械１００において、作業機械１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆでグラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗを撮像する。グラップル角度制御部５１は、撮像された搬送物Ｗの画像に基づいて長尺の搬送物Ｗの長手方向を検出し、グラップル６の把持部を所定の回転位置へ回転させる構成であってもよい。なお、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗを撮像するカメラは、キャビン１０の天井や内部に設けられるカメラＳ６Ｆに限られるものではなく、例えば、アーム５に取り付けられるカメラであってもよい。

これにより、搬送物重心距離算出部７５（図４参照）は、姿勢センサの出力に基づいて、正面方向の重心距離Ｌ１（図６参照）を算出することができる。そして、ブーム上げの際、搬送物重量処理部６０（搬送物重量算出部６１）は、搬送物Ｗの重量を算出する（図４参照）。

第２実施形態の作業機械１００における搬送物Ｗの重量算出方法によれば、第１実施形態の重量算出方法と同様に、正面方向の重心距離Ｌ１を精度よく算出することができ、搬送物Ｗの重量を精度よく算出することができる。

第３実施形態の作業機械１００において、搬送物Ｗを回転軸６ｄ回りに回転させた際の遠心力によるトルクの変動（ブームシリンダ７の作動油の圧力の変動）に基づいて長尺の搬送物Ｗの長手方向を検出し、グラップル６の把持部を所定の回転位置へ回転させる構成であってもよい。図７Ａ及び図７Ｂは、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向を検出する方法を説明する図である。

図７Ａに示すように、グラップル６で搬送物Ｗを把持した状態で、グラップル角度制御部５１は、回転油圧モータ６ｃを制御して、グラップル６の把持部を回転軸６ｄ回りに回転させる。（破線矢印参照）。そして、グラップル６の把持部を回転させている間、搬送物重量算出部６１のトルク算出部７１で、ブーム４のフートピン回りのトルク（検出トルク）を算出する。

ここで、図７Ａにおいて、回転中の搬送物Ｗの例を搬送物Ｗ_１～Ｗ_４で示す。また、搬送物Ｗ_１～Ｗ_４における遠心力の向きを実線矢印で示す。

搬送物Ｗ_１に示す回転位置において、遠心力は＋Ｘ方向を向いている。このため、トルク算出部７１で算出されるトルクは、遠心力の＋Ｘ方向成分によって大きくなる。また、搬送物Ｗ_２に示す回転位置において、遠心力の＋Ｘ方向成分は搬送物Ｗ_１に示す回転位置と比較して減少し、トルク算出部７１で算出されるトルクも搬送物Ｗ_１に示す回転位置と比較して減少する。また、搬送物Ｗ_３に示す回転位置において、遠心力の＋Ｘ方向成分はゼロとなり、トルク算出部７１で算出されるトルクも搬送物Ｗ_２に示す回転位置と比較して減少する。また、搬送物Ｗ_４に示す回転位置において、遠心力は－Ｘ方向成分を持ち、トルク算出部７１で算出されるトルクも搬送物Ｗ_３に示す回転位置と比較して減少する。そして、搬送物Ｗ_１に示す回転位置から１８０°回転した位置（図示せず）において、遠心力は－Ｘ方向を向き、トルク算出部７１で算出されるトルクも搬送物Ｗ_３に示す回転位置と比較して減少する。

図７Ｂは、グラップル６の把持部を回転させた際のトルク算出部７１で算出したトルクτの変動を示すグラフである。横軸は時間を示し、縦軸は、トルク算出部７１で算出したトルクτを示す。

図７Ｂに示すように、グラップル６の把持部を回転させ、搬送物Ｗを回転軸６ｄ回りに回転させることにより、トルク算出部７１で算出したトルクτは、最大値τ_ｍａｘと最小値τ_ｍｉｎとの間を変動する。また、搬送物Ｗ_１に示す回転位置において最大値τ_ｍａｘとなり、搬送物Ｗ_１に示す回転位置から１８０°回転した位置において最小値τ_ｍｉｎとなる。そして、最大値τ_ｍａｘと最小値τ_ｍｉｎとの中央値τ_ｍｅｄにおいて、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となる。このように、搬送物Ｗを回転軸６ｄ回りに回転させた際の遠心力によるトルクの変動に基づいて長尺の搬送物Ｗの長手方向を検出することができる。

グラップル角度制御部５１は、グラップル６の把持部を回転させ、トルク算出部７１で算出されるトルクτの最大値τ_ｍａｘと最小値τ_ｍｉｎを取得する。そして、グラップル角度制御部５１は、トルク算出部７１で算出されるトルクτが中央値τ_ｍｅｄにとなる回転位置でグラップル６の把持部の回転を停止させる。これにより、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角とすることができる。

また、グラップル回転角度センサＳ１０も併用してもよい。即ち、グラップル角度制御部５１は、グラップル６の把持部を回転させ、グラップル回転角度センサＳ１０で検出される回転角とトルク算出部７１で算出されるトルクτとの関係を取得するとともに、トルクτの最大値τ_ｍａｘと最小値τ_ｍｉｎを取得する。そして、グラップル角度制御部５１は、トルク算出部７１で算出されるトルクτが中央値τ_ｍｅｄにとなる回転角を特定し、特定した回転角までグラップル６の把持部を回転させる。これにより、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角とすることができる。

これにより、搬送物重心距離算出部７５（図４参照）は、姿勢センサの出力に基づいて、正面方向の重心距離Ｌ１（図６参照）を算出することができる。そして、ブーム上げの際、搬送物重量処理部６０（搬送物重量算出部６１）は、搬送物Ｗの重量を算出する（図４参照）。

第３実施形態の作業機械１００における搬送物Ｗの重量算出方法によれば、第１実施形態の重量算出方法と同様に、正面方向の重心距離Ｌ１を精度よく算出することができ、搬送物Ｗの重量を精度よく算出することができる。

次に、第４実施形態の作業機械１００における長尺の搬送物Ｗの重量を算出する方法について説明する。図８は、第４実施形態の作業機械１００における搬送物重量算出部６１の処理を説明するブロック線図である。

第４実施形態の作業機械１００における搬送物重量算出部６１は、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、静止時トルク算出部７４と、搬送物重心距離算出部７５と、重量換算部７６と、直角状態推定部７７と、を有している。

ここで、第１～第３実施形態の作業機械１００では、グラップル６で長尺の搬送物Ｗを把持し、長尺の搬送物Ｗの長手方向が作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となるようにグラップル６の把持部を回転させた後、ブーム上げ動作を行い、ブーム上げ中に搬送物Ｗの重量を算出する。

これに対し、第４実施形態の作業機械１００では、グラップル６で長尺の搬送物Ｗを把持した後、グラップル６の把持部を回転させるとともにブーム上げ動作を行い、ブーム上げ中に搬送物Ｗの重量を算出する。

トルク算出部７１、慣性力算出部７２、遠心力算出部７３、静止時トルク算出部７４は、第１実施形態の作業機械１００（図４参照）と同様であり、重複する説明を省略する。

ここで、静止時トルク算出部７４で算出される静止時トルクτ_Ｗは、搬送物Ｗを回転軸６ｄ回りに回転させた際の遠心力により変動する。

直角状態推定部７７は、静止時トルク算出部７４で算出された静止時トルクτ_Ｗに基づいて、搬送物Ｗの長手方向が作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となるように状態を推定し、その際の静止時トルクを出力する。ここでは、直角状態推定部７７は、変動する静止時トルクτ_Ｗの最大値及び最小値を取得し、静止時トルクτ_Ｗが最大値と最小値との中央値となる時点で、搬送物Ｗの長手方向が作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となるものとして推定する。

また、搬送物重心距離算出部７５は、搬送物Ｗの長手方向が作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となると推定した時点における姿勢センサの出力に基づいて、正面方向の重心距離Ｌ１（図６参照）を算出する。

そして、重量換算部７６は、搬送物Ｗの長手方向が作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となると推定した時点における静止時トルクτ_Ｗと正面方向の重心距離Ｌ１に基づいて搬送物Ｗの重量を算出する。このように、重量換算部７６は、ブーム上げ動作を行う推力に基づいて、搬送物Ｗが所定の回転位置へ回転したか否かを推定し、搬送物Ｗが所定の回転位置へ回転した際のブーム上げ推力に基づいて、搬送物Ｗの重量を算出する。

第４実施形態の作業機械１００における搬送物Ｗの重量算出方法によれば、第１実施形態の重量算出方法と同様に、正面方向の重心距離Ｌ１を精度よく算出することができ、搬送物Ｗの重量を精度よく算出することができる。また、ブーム上げ動作前にグラップル６の把持部を回転させる動作を不要とすることができるので、作業機械１００による搬送作業の作業性を向上させることができる。また、搬送物重量処理部６０は、所定の制御周期で搬送物Ｗの重量を算出し、把持された長尺の搬送物Ｗの長手方向が、作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向（＋Ｘ方向）に対して直角となったと推定されたときに算出した重量を搬送物Ｗの重量として採用してもよい。

次に、第５実施形態の作業機械１００における長尺の搬送物Ｗの重量を算出する方法について説明する。図９は、第５実施形態の作業機械１００における搬送物重量算出部６１の処理を説明するブロック線図である。

第５実施形態の作業機械１００における搬送物重量算出部６１は、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、静止時トルク算出部７４と、重量換算部７６と、重心位置推定部７８と、を有している。

第５実施形態の作業機械１００において、作業機械１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆでグラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗを撮像する。

重心位置推定部７８は、撮像された搬送物Ｗの画像に基づいて、搬送物Ｗの長手方向の全長、搬送物Ｗの端部からグラップル６で把持する位置までの距離、回転軸６ｄ回りにおける搬送物Ｗの長手方向の回転角を検出する。また、グラップル６の位置は、姿勢センサの出力に基づいて算出することができる。また、搬送物Ｗの長手方向の中心位置を搬送物Ｗの重心位置とする。

これにより、重心位置推定部７８は、搬送物Ｗの重心位置を推定することができる。また、重心位置推定部７８は、推定した搬送物Ｗの重心位置に基づいて、ブーム４のフートピンからグラップル６で把持された搬送物Ｗの重心位置ＷＧまでの作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向における水平距離（正面方向の重心距離）を推定することができる。

そして、重量換算部７６は、静止時トルク算出部７４で算出した静止トルクτ_Ｗ及び重心位置推定部７８で推定した正面方向の重心距離に基づいて、搬送物Ｗの重量を算出する。

第５実施形態の作業機械１００における搬送物Ｗの重量算出方法によれば、正面方向の重心距離を推定することができ、搬送物Ｗの重量を精度よく算出することができる。また、ブーム上げ動作前及びブーム上げ動作中にグラップル６の把持部を回転させる動作を不要とすることができるので、作業機械１００による搬送作業の作業性を向上させることができる。

次に、第６実施形態の作業機械１００における長尺の搬送物Ｗの重量を算出する方法について説明する。

第６実施形態の作業機械１００における搬送物重量算出部６１は、第５実施形態の搬送物重量算出部６１（図９参照）と同様に、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、静止時トルク算出部７４と、重量換算部７６と、重心位置推定部７８と、を有している。

ここで、第６実施形態の作業機械１００において、作業機械１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆでグラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗを撮像する。コントローラ３０は、撮像された搬送物Ｗの画像に基づいて、搬送物Ｗの長手方向の全長を取得する。また、グラップル６には、爪６ａの開閉角を検出する角度センサ（図示せず）が設けられている。コントローラ３０は、この角度センサに基づいて、グラップル６の把持部に把持される搬送物Ｗの直径を推定する。また、コントローラ３０は、撮像された搬送物Ｗの画像に基づいて、搬送物Ｗの材質を推定する。なお、材質はオペレータによって入力されてもよい。また、記憶装置４７には、材質と密度とを対応付けしたテーブルを備えている。これにより、コントローラ３０は、搬送物Ｗの長手方向の全長、搬送物Ｗの直径、材質（密度）に基づいて、搬送物Ｗの仮の重量を算出する。

また、コントローラ３０（グラップル角度制御部５１）は、回転油圧モータ６ｃを制御して、グラップル６に把持された長尺の搬送物Ｗを回転軸６ｄ回りに回転させる。

重心位置推定部７８は、算出された搬送物Ｗの仮の重量と、回転油圧モータ６ｃで搬送物Ｗを回転させる際の回転トルクに基づいて、搬送物Ｗの重心位置を推定する。また、重心位置推定部７８は、推定した搬送物Ｗの重心位置に基づいて、ブーム４のフートピンからグラップル６で把持された搬送物Ｗの重心位置ＷＧまでの作業機械１００（上部旋回体３）の正面方向における水平距離（正面方向の重心距離）を推定することができる。

そして、重量換算部７６は、静止時トルク算出部７４で算出した静止トルクτ_Ｗ及び重心位置推定部７８で推定した正面方向の重心距離に基づいて、搬送物Ｗの重量を算出する。

第６実施形態の作業機械１００における搬送物Ｗの重量算出方法によれば、正面方向の重心距離を推定することができ、搬送物Ｗの重量を精度よく算出することができる。また、第６実施形態の重量算出方法では、ブーム上げ時の搬送物Ｗの回転角に制限がない。これにより、作業機械１００による搬送作業の作業性を向上させることができる。

以上、作業機械１００の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

搬送物重量処理部６０（搬送物重量算出部６１）は、図２，図３及び図５等に示すように、作業機械１００のコントローラ３０に設けられるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、作業機械１００とは別に設けられる管理装置（作業機械の支援システム）に搬送物重量処理部６０（搬送物重量算出部６１）が設けられる構成であってもよい。

この構成において、作業機械１００は、通信装置Ｔ１を介して、各種センサで検出した検出値を管理装置に送信する。管理装置の搬送物重量処理部６０（搬送物重量算出部６１）は、各種センサの検出値に基づいて、車両に積載された搬送物の積載重量を算出する。その他の構成は、作業機械１００のコントローラ３０に搬送物重量処理部６０（搬送物重量算出部６１）が設けられた場合と同様であり、重複する説明を省略する。

また、遠隔操作型の作業機械１００に適用されてもよい。この場合、通信装置Ｔ１の無線通信を介して、作業機械１００のコントローラ３０と遠隔操作室との間で情報を送受信するように構成される。これにより、無線通信を介して、作業機械１００に接続される遠隔操作室の運転席に着座する遠隔操作者の操作に基づいて、作業機械１００が動作する。

本願は、２０２１年３月３１日に出願した日本国特許出願２０２１－０６０１０９号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

Ｗ 搬送物
１００ 作業機械
４ ブーム
５ アーム
６ グラップル
６ａ 爪
６ｂ グラップル開閉シリンダ
６ｃ 回転油圧モータ
６ｄ 回転軸
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ エンドアタッチメントシリンダ
３０ コントローラ
６０ 搬送物重量処理部
６１ 搬送物重量算出部
６２ 最大積載量検出部
６３ 加算積載量算出部
６４ 残積載量算出部
７１ トルク算出部
７２ 慣性力算出部
７３ 遠心力算出部
７４ 静止時トルク算出部
７５ 搬送物重心距離算出部
７６ 重量換算部
７７ 直角状態推定部
７８ 重心位置推定部
Ｓ１ ブーム角度センサ
Ｓ２ アーム角度センサ
Ｓ３ エンドアタッチメント角度センサ
Ｓ４ 機体傾斜センサ
Ｓ５ 旋回状態センサ
Ｓ６ 撮像装置
Ｓ７Ｒ ブームロッド圧センサ
Ｓ７Ｂ ブームボトム圧センサ
Ｓ１０ グラップル回転角度センサ

Claims (7)

1. 上部旋回体の車幅方向を第１の回動軸として、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、
   前記第１の回動軸を法線とする平面上の軸を第２の回転軸として、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、
   前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、
   前記把持部に把持された前記搬送物の長手方向が前記上部旋回体の正面方向に対して直角となる前記把持部の所定の回転位置における前記搬送物の重量を算出する、
   作業機械。
2. 前記把持部の回転位置を検出するセンサを備え、
   前記センサに基づいて前記把持部を所定の回転位置へ回転させる、
   請求項１に記載の作業機械。
3. 前記把持部を撮像する撮像装置を備え、
   前記撮像装置で撮像された画像に基づいて前記搬送物の回転位置を検出し、前記把持部を所定の回転位置へ回転させる、
   請求項１に記載の作業機械。
4. 前記把持部を回転させた際の前記アタッチメントを回動動作するトルクの変化に基づいて前記搬送物の回転位置を検出し、前記把持部を所定の回転位置へ回転させる、
   請求項１に記載の作業機械。
5. 上部旋回体の車幅方向を第１の回動軸として、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、
   前記第１の回動軸を法線とする平面上の軸を第２の回転軸として、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、
   前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、
   前記把持部を回転させるとともに、前記アタッチメントを回動動作させ、
   前記アタッチメントを回動動作する推力に基づいて、前記把持部に把持された前記搬送物の長手方向が前記上部旋回体の正面方向に対して直角となる所定の回転位置へ前記把持部が回転したか否かを推定し、
   前記把持部が所定の回転位置へ回転した際の前記アタッチメントの前記推力に基づいて、前記搬送物の重量を算出する、
   作業機械。
6. 上部旋回体の車幅方向を第１の回動軸として、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、
   前記第１の回動軸を法線とする平面上の軸を第２の回転軸として、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、
   前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、を備える作業機械であって、
   前記搬送物重量算出部は、前記把持部によって長尺の前記搬送物の長手方向が前記上部旋回体の正面方向に対して直角となるように把持した状態で前記搬送物の重量を算出する、
   作業機械。
7. 上部旋回体の車幅方向を第１の回動軸として、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられるアタッチメントと、前記第１の回動軸を法線とする平面上の軸を第２の回転軸として、前記アタッチメントに回転可能に取り付けられ、長尺の搬送物を把持する把持部と、を備える作業機械の支援システムであって、
   前記アタッチメントを回動動作するトルクに基づいて、前記搬送物の重量を算出する搬送物重量算出部と、
   前記搬送物重量算出部は、前記作業機械の前記把持部によって長尺の前記搬送物の長手方向が前記上部旋回体の正面方向に対して直角となるように把持した状態で前記搬送物の重量を算出する、
   作業機械の支援システム。