JP2001089071A - 荷重検出装置と建設機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リンク機構の先端にチルトフォーク、クラムシ
ェル、マグネット等を取付けた建設機械において、精度
の高い荷重検出が行える構成の荷重検出装置とその荷重
検出装置を備えた建設機械を提供する。 【解決手段】リンク機構の先端に取付けられる連結機構
部に、チルトフォーク１１等のアタッチメントおよびそ
の荷物を含めた荷重を検出するロードセル１６を設け
る。ロードセル１６の出力信号から演算により求められ
た荷重を表示する表示器２８を備える。アタッチメント
１１を回動させる油圧シリンダの往き戻り回路を短絡さ
せる油圧フリー化回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リンク機構の先端
にチルト式フォークやクラムシェルあるいはマグネット
等のつかみ用あるいは荷役用アタッチメントを取付けて
なる建設機械において、アタッチメントとそのアタッチ
メントにより保持される荷物の荷重を検出する荷重検出
装置とその荷重検出装置を備えた建設機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の荷重検出装置として、例えば特公
平４−３５５７９号公報には、積荷の移送を行うリンク
機構と、該リンク機構を駆動する油圧シリンダとを備え
た作業機において、前記リンク機構の少なくとも２つの
リンクの相対的角度を検出する角度検出装置と、前記油
圧シリンダのうちの少なくとも２つのリンクを駆動する
油圧シリンダの圧力を検出する圧力検出装置と、前記角
度検出装置で検出された検出値および前記圧力検出装置
で検出された検出値に基づいて所定の演算により前記積
荷により荷重を算出する演算部とを設けた作業機の荷重
検出装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、前記した荷重
検出装置を含め、油圧計測タイプの荷重検出装置は、具
体的な荷重測定精度は±１０％程度である。従来、油圧
計測タイプの荷重測定方法は、予めリンク機構の先端部
に装着するアタッチメントを空荷状態にして、作業姿勢
を変化させたときのアタッチメントの荷重曲線を算出し
ておき、前記した荷重曲線との比較から実作業時におけ
るアタッチメントに積載した積荷荷重を算出する方法が
採られていた。しかしながら、上述した荷重検出方法で
は、アタッチメントに積載した積荷の重心位置の変化が
厳密には考慮されておらず、積荷を積載したアタッチメ
ントの重心位置が変化することに起因するリンク機構の
モーメントの変化量がそのまま荷重検出装置の荷重検出
値に作用する結果となっていた。つまり、積載される積
荷の積載位置が特定しづらいチルト式フォーク、チルト
式リフティングマグネット等のアタッチメントをリンク
機構の先端に装着した建設機械では、上述した荷重検出
方法の測定誤差が大きく、実用的ではなかった。また、
荷重測定にはブーム並びにアームシリンダのシリンダ圧
力、ブーム角度、アーム角度を測定する必要があり、装
置構成が多数に及び、測定誤差を生じると共に、これら
の演算から荷重を求めていることも誤差を大きくする一
因ともなっていると考えられる。

【０００４】本発明は、上述のような問題点に鑑み、リ
ンク機構の先端にチルト式フォーク、チルト式リフティ
ングマグネット等を取付けた建設機械において、精度の
高い荷重検出が行える構成の荷重検出装置とその荷重検
出装置を備えた建設機械を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の荷重検出装置
は、走行体と、該走行体上に旋回装置を介して設置され
た旋回体と、該旋回体に取付けられたリンク機構と、該
リンク機構を駆動する油圧シリンダと、該リンク機構の
先端に連結機構を介して油圧シリンダにより回動自在に
取付けられるつかみ用または荷役用アタッチメントとを
備えた建設機械において、前記連結機構部に設けられ、
前記アタッチメントおよびその荷物を含めた荷重を検出
するロードセルと、該ロードセルの出力信号から演算に
より求められた荷重を表示する表示器と、前記アタッチ
メントを回動させる油圧シリンダを油圧回路の往き戻り
回路を短絡させる油圧フリー化回路とを備えたことを特
徴とする。

【０００６】請求項２の荷重検出装置は、請求項１にお
いて、前記リンク機構の先端にピンにより連結機構部を
構成するブラケットを長孔を介して上下動自在に取付け
ると共に、前記ピンに荷重検出用ハンガーを垂下し、該
ハンガーと前記ブラケットとの間に前記ロードセルを設
けたことを特徴とする。

【０００７】請求項１、２の荷重検出装置のように、首
振り用の油圧シリンダの往き戻り回路を短絡することで
油圧シリンダ等による影響をなくした状態でアタッチメ
ントや荷物の荷重を直接的に検出することにより、精度
の高い荷重検出が可能となる。

【０００８】請求項３の荷重検出装置は、請求項２にお
いて、油圧フリー化回路によりその油圧回路の往き戻り
回路を短絡した状態において、前記ピンの真下に前記ロ
ードセルが位置することを特徴とする。

【０００９】このように、ロードセルの位置設定を行う
ことによって、より正確な荷重計測が可能となる。

【００１０】請求項４の建設機械は、走行体と、該走行
体上に旋回装置を介して設置された旋回体と、該旋回体
に取付けられたリンク機構と、該リンク機構を駆動する
油圧シリンダと、該リンク機構の先端に連結機構を介し
て油圧シリンダにより回動自在に取付けられるつかみ用
または荷役用アタッチメントと、前記連結機構部に設け
られ、前記アタッチメントおよびその荷物を含めた荷重
を検出するロードセルと、該ロードセルの出力信号から
演算により求められた荷重を表示する表示器と、前記ア
タッチメントを回動させる油圧シリンダを油圧回路の往
き戻り回路を短絡させる油圧フリー化回路とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】このように、アタッチメントや荷物の荷重
をロードセルで直接検出することにより、精度の高い荷
重計測が可能な手段を有する建設機械が提供できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明による荷重検出装置
を備えた建設機械の一実施の形態を示す側面図、図２は
その部分拡大図、図３（Ａ）はその断面図、図３（Ｂ）
はその荷重検出のための構成を示すブロック図、図４は
その油圧シリンダの油圧フリー化のため油圧回路図であ
る。

【００１３】図１に示すように、走行体１上に旋回装置
２を介して旋回体３を設置し、旋回体３にブーム４、ア
ーム５およびブームシリンダ６、アームシリンダ７から
なるリンク機構８を設け、リンク機構８の先端すなわち
アーム５の先端に油圧シリンダ９により前後方向に首振
り可能に、連結機構部１０を介してチルト式フォーク１
１が取付けられる。

【００１４】図２、図３（Ａ）に示すように、アーム５
の先端に回動自在に貫挿するピン１２の両側には、前記
連結機構部１０のブラケット１３の左右の長孔１３ａが
嵌合されることにより上下微動可能に取付けられる。１
４は荷重検出用ハンガーであり、該ハンガー１４は嵌合
部１４ａをピン１２の両端に嵌合して抜け止めピン１５
により固定し、下枠部１４ｂの上面にロードセル１６を
固定してなる。一方、ブラケット１３には、前記ロード
セル１６に上方より当接する当接部１３ｂを有する。ロ
ードセル１６はチルト式フォーク１１で把持する荷物の
荷重に応じて電気抵抗が変化し、その抵抗変化に応じた
電気信号を発生させるものである。

【００１５】図４において、１７、１８は旋回体３上に
搭載された油圧ポンプおよびパイロット油圧ポンプ、１
９は油圧シリンダ９のコントロール弁、２０は油圧シリ
ンダ９の往き戻り回路２１、２２を短絡させる切換弁、
２３は切換弁２０のパイロット弁、２４はパイロット弁
２３の操作用スイッチである。

【００１６】図４において、操作用スイッチ２４を閉じ
ることにより、電源２５からパイロット弁２３のソレノ
イド２３ａに通電されるので、パイロット弁２３が左位
置に切換わり、切換弁２０の操作室２０ａにパイロット
油圧ポンプ１８からのパイロット油が供給されるので、
切換弁２０は左位置に切換わり、油圧シリンダ９の往き
戻り回路２１、２２は切換弁２０により短絡される。こ
のため、チルト式フォーク１１は油圧シリンダ９に拘束
されない自重により垂下された図１に示す姿勢をとる。

【００１７】このようにチルト式フォーク１１が自重に
より垂下された姿勢をとるとき、ロードセル１６はピン
１２の真下に位置するように構成している。すなわち、
側面から見て、図１に示すように、重心Ｇとピン１２と
ロードセル１６とは鉛直線上に位置するようにロードセ
ル１６の位置を設定する。

【００１８】左右のロードセル１６による出力信号は、
図３（Ｂ）に示すように加算器２６で加算され、その加
算信号から演算器２７によりチルト式フォーク１１やこ
れにより把持される荷物の荷重を算出し、運転室３ａ
（図１参照）に設けた表示器２８で表示する。

【００１９】このように、油圧シリンダ９によるチルト
式フォーク１１の拘束を解き、フリーにして自重のみが
ロードセル１６にのみかかるようにして荷重の計測を行
うようにすることにより、精度のよい荷重測定が可能と
なる。

【００２０】図５は本発明の他の実施の形態を示す断面
図であり、１３Ａは前記連結機構部１０を構成するブラ
ケット、１４Ａはピン１２に取付けられてロードセル１
６Ａを支持する荷重検出用ハンガーであり、本例のもの
は、ロードセル１６Ａを左右に分散配置するのではな
く、ピン１２の長手方向の中央部の下に位置するように
配置したものである。本実施の形態においても、前記同
様の精度の高い荷重検出が可能となる。

【００２１】本発明は、リンク機構８に取付けるアタッ
チメントがチルト式フォークである場合のみならず、ク
ラムシェルバケットなどの他のつかみ型アタッチメント
や、マグネットなどである場合にも適用できる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１、２、４によれば、リンク機構
の先端にアタッチメントの首振り用の油圧シリンダの往
き戻り回路を短絡することで油圧シリンダによる影響を
なくした状態でアタッチメントや荷物の荷重を直接的に
検出するため、精度の高い荷重検出が可能となる。

【００２３】請求項３によれば、油圧フリー化回路によ
りその油圧回路の往き戻り回路を短絡した状態におい
て、前記ピンの真下に前記ロードセルが位置するので、
より正確な荷重計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷重検出装置を備えた建設機械の
一実施の形態を示す側面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】（Ａ）は図２の断面図、（Ｂ）は本実施の形態
における荷重計測のための構成を示すブロック図であ
る。

【図４】本実施の形態における油圧シリンダの油圧フリ
ー化のため油圧回路図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１：走行体、２：旋回装置、３：旋回体、４：ブーム、
５：アーム、６：ブームシリンダ、７：アームシリン
ダ、８：リンク機構、９：油圧シリンダ、１０：連結機
構部、１１：チルト式フォーク、１２：ピン、１３、１
３Ａ：ブラケット、１４、１４Ａ：荷重検出用ハンガ
ー、１６、１６Ａ：ロードセル、１９：コントロール
弁、２０：切換弁、２１、２２：往き戻り回路、２３：
パイロット弁、２４：操作用スイッチ、２６：加算器、
２７：演算器、２８：表示器

フロントページの続き (72)発明者 澤 一雅 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立建機株式会社内 (72)発明者 村井 俊和 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 新井 研一 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立建機株式会社内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB04 BA06 CA02 DA03 DA04 DB01 3F004 AJ01 DB02 NA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行体と、 該走行体上に旋回装置を介して設置された旋回体と、 該旋回体に取付けられるリンク機構と、 該リンク機構を駆動する油圧シリンダと、 該リンク機構の先端に連結機構を介して油圧シリンダに
   より回動自在に取付けられるつかみ用または荷役用アタ
   ッチメントとを備えた建設機械において、 前記連結機構部に設けられ、前記アタッチメントおよび
   その荷物を含めた荷重を検出するロードセルと、 該ロードセルの出力信号から演算により求められた荷重
   を表示する表示器と、 前記アタッチメントを回動させる油圧シリンダの往き戻
   り回路を短絡させる油圧フリー化回路とを備えたことを
   特徴とする荷重検出装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記リンク機構の先端にピンにより連結機構部を構成す
   るブラケットを長孔を介して上下微動可能に取付けると
   共に、前記ピンに荷重検出用ハンガーを垂下し、該ハン
   ガーと前記ブラケットとの間に前記ロードセルを設けた
   ことを特徴とする荷重検出装置。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記油圧フリー化回路によりその油圧回路の往き戻り回
   路を短絡した状態において、前記ピンの真下に前記ロー
   ドセルが位置することを特徴とする荷重検出装置。
4. 【請求項４】走行体と、 該走行体上に旋回装置を介して設置された旋回体と、 該旋回体に取付けらたリンク機構と、 該リンク機構を駆動する油圧シリンダと、 該リンク機構の先端に連結機構を介して油圧シリンダに
   より回動自在に取付けられるつかみ用または荷役用アタ
   ッチメントと、 前記連結機構部に設けられ、前記アタッチメントおよび
   その荷物を含めた荷重を検出するロードセルと、 該ロードセルの出力信号から演算により求められた荷重
   を表示する表示器と、前記アタッチメントを回動させる
   油圧シリンダの往き戻り回路を短絡させる油圧フリー化
   回路とを備えたことを特徴とする建設機械。