JP2002004336A - 油圧ショベルの操作土量算出方法 - Google Patents
油圧ショベルの操作土量算出方法Info
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- JP2002004336A JP2002004336A JP2000180308A JP2000180308A JP2002004336A JP 2002004336 A JP2002004336 A JP 2002004336A JP 2000180308 A JP2000180308 A JP 2000180308A JP 2000180308 A JP2000180308 A JP 2000180308A JP 2002004336 A JP2002004336 A JP 2002004336A
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 作業対象となる掘削物の操作土量（体積）を
掘削物の比重を基に正確に基召すことができる油圧ショ
ベルの操作土量算出方法を提供する。 【解決手段】 掘削対象となる揚土（ヘドロ）をバケッ
ト６ですくい取って平積み状態に満載し、この状態で圧
力センサ１０〜１２と角度センサ１３，１４から出力さ
れる信号に基づいてバケット６に作用する荷重を測定す
ると共に、この測定した荷重とバケット６の容量に基づ
いて揚土の比重を算出して記憶し、しかる後、上記信号
に基づき当該油圧ショベルの動作分類を行い、行き旋回
動作中にフロントアタッチメント３の姿勢を演算すると
共にバケット６に作用する荷重を算出してデータを記憶
し、次いで、戻り旋回動作中に再びバケット６に作用す
る荷重を算出して、この荷重と行き旋回動作中の荷重と
の差を求めて、上記比重との積により操作土量（体積）
に換算する。
掘削物の比重を基に正確に基召すことができる油圧ショ
ベルの操作土量算出方法を提供する。 【解決手段】 掘削対象となる揚土（ヘドロ）をバケッ
ト６ですくい取って平積み状態に満載し、この状態で圧
力センサ１０〜１２と角度センサ１３，１４から出力さ
れる信号に基づいてバケット６に作用する荷重を測定す
ると共に、この測定した荷重とバケット６の容量に基づ
いて揚土の比重を算出して記憶し、しかる後、上記信号
に基づき当該油圧ショベルの動作分類を行い、行き旋回
動作中にフロントアタッチメント３の姿勢を演算すると
共にバケット６に作用する荷重を算出してデータを記憶
し、次いで、戻り旋回動作中に再びバケット６に作用す
る荷重を算出して、この荷重と行き旋回動作中の荷重と
の差を求めて、上記比重との積により操作土量（体積）
に換算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルの操
作土量算出方法に係り、特に、作業対象とされるヘドロ
などの比重を算出するのに好適な油圧ショベルの操作土
量算出方法に関する。
作土量算出方法に係り、特に、作業対象とされるヘドロ
などの比重を算出するのに好適な油圧ショベルの操作土
量算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、油圧ショベルの掘削作業時の
操作土量を算出する方法として、バケットによる放土回
数をカウントし、このカウント値とバケット容量との積
から求める方法や、旋回動作スイッチ信号を基に、その
時のブームシリンダ圧力を検出して、バケット無負荷時
の保持圧との差から算出する方法等が知られており、こ
のような操作土量算出方法において操作土量の比重を必
要とする場合がある。
操作土量を算出する方法として、バケットによる放土回
数をカウントし、このカウント値とバケット容量との積
から求める方法や、旋回動作スイッチ信号を基に、その
時のブームシリンダ圧力を検出して、バケット無負荷時
の保持圧との差から算出する方法等が知られており、こ
のような操作土量算出方法において操作土量の比重を必
要とする場合がある。
【０００３】例えば、バージ船に積載されたヘドロなど
の揚土を油圧ショベルによって掘削し、この揚土に固化
材を混合して製品となるコンクリート材を生成すること
があるが、その際、一定量（体積）の揚土に対する固化
材の混入量により生成されるコンクリート材の強度やそ
のバラツキ範囲がほぼ決定されるため、揚土の比重を求
めて揚土量（体積）を把握する必要がある。
の揚土を油圧ショベルによって掘削し、この揚土に固化
材を混合して製品となるコンクリート材を生成すること
があるが、その際、一定量（体積）の揚土に対する固化
材の混入量により生成されるコンクリート材の強度やそ
のバラツキ範囲がほぼ決定されるため、揚土の比重を求
めて揚土量（体積）を把握する必要がある。
【０００４】このような場合、現状においては、作業員
が一定容積の小さな容器に揚土（ヘドロ）をすくい取っ
てその重量を測定し、すくい取った揚土の重量を容器の
容積で割ることにより、作業対象となる揚土の比重を求
めている。したがって、このように作業員の人手を介し
て揚土の比重を測定すれば、油圧ショベルによって掘削
された揚土の総重量を前述した方法等を用いて算出する
ことにより、揚土の総重量と比重との積から揚土量（体
積）を求めることができる。
が一定容積の小さな容器に揚土（ヘドロ）をすくい取っ
てその重量を測定し、すくい取った揚土の重量を容器の
容積で割ることにより、作業対象となる揚土の比重を求
めている。したがって、このように作業員の人手を介し
て揚土の比重を測定すれば、油圧ショベルによって掘削
された揚土の総重量を前述した方法等を用いて算出する
ことにより、揚土の総重量と比重との積から揚土量（体
積）を求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バージ船１
隻あたりに積載される揚土量が１０００立方ｍを越える
ことは一般的であり、上述した従来技術のように、作業
員の人手を介して揚土の比重を測定する方法は、多量の
揚土の中からごく限られた量をサンプリングしているこ
とになる。このため求められた揚土の比重値が不正確と
なり、実情に合った揚土量（体積）を算出することが難
しいという問題があった。
隻あたりに積載される揚土量が１０００立方ｍを越える
ことは一般的であり、上述した従来技術のように、作業
員の人手を介して揚土の比重を測定する方法は、多量の
揚土の中からごく限られた量をサンプリングしているこ
とになる。このため求められた揚土の比重値が不正確と
なり、実情に合った揚土量（体積）を算出することが難
しいという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、油圧ショベル
で掘削作業を開始する前に、作業対象となる揚土などの
掘削物をバケットに平積み状態で満載にし、この状態で
バケットに作用する荷重を測定することとする。このよ
うにすると、掘削物を平積みにした時のバケットに作用
する荷重と該バケットの容量とに基づいて、掘削物の比
重を算出することができるため、油圧ショベルの掘削作
業時に算出した掘削物の総重量と比重との積から操作土
量（体積）を正確に求めることができる。
で掘削作業を開始する前に、作業対象となる揚土などの
掘削物をバケットに平積み状態で満載にし、この状態で
バケットに作用する荷重を測定することとする。このよ
うにすると、掘削物を平積みにした時のバケットに作用
する荷重と該バケットの容量とに基づいて、掘削物の比
重を算出することができるため、油圧ショベルの掘削作
業時に算出した掘削物の総重量と比重との積から操作土
量（体積）を正確に求めることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の油圧ショベルの操作土量
算出方法では、バケットおよびブームを含むリンク機構
からなるフロントアタッチメントと、このフロントアタ
ッチメントによる掘削から放土までの一巡する動作を検
出し、この動作中の前記バケットに作用する荷重を測定
するコントローラユニットとを備え、掘削から放土まで
の一巡する動作が開始される前に、掘削物を平積みにし
た状態で前記バケットに作用する荷重を測定し、その測
定値と該バケットの容量とに基づいて掘削物の比重を算
出するようにした。
算出方法では、バケットおよびブームを含むリンク機構
からなるフロントアタッチメントと、このフロントアタ
ッチメントによる掘削から放土までの一巡する動作を検
出し、この動作中の前記バケットに作用する荷重を測定
するコントローラユニットとを備え、掘削から放土まで
の一巡する動作が開始される前に、掘削物を平積みにし
た状態で前記バケットに作用する荷重を測定し、その測
定値と該バケットの容量とに基づいて掘削物の比重を算
出するようにした。
【０００８】このように構成すると、実際の掘削作業を
開始する前に掘削物を平積みにした時のバケットに作用
する荷重を測定することにより、掘削物の比重を正確に
算出することができるため、油圧ショベルの掘削作業時
に算出した掘削物の総重量と比重との積から操作土量
（体積）を正確に求めることができる。
開始する前に掘削物を平積みにした時のバケットに作用
する荷重を測定することにより、掘削物の比重を正確に
算出することができるため、油圧ショベルの掘削作業時
に算出した掘削物の総重量と比重との積から操作土量
（体積）を正確に求めることができる。
【０００９】上記の構成において、掘削物を平積みにし
た時のバケットに作用する荷重を測定は複数箇所で複数
回行うことが好ましく、この場合、複数回の測定値の平
均をバケットの容量で割れば、掘削物の比重をより正確
に求めることができる。
た時のバケットに作用する荷重を測定は複数箇所で複数
回行うことが好ましく、この場合、複数回の測定値の平
均をバケットの容量で割れば、掘削物の比重をより正確
に求めることができる。
【００１０】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の一実施例に係る操作土量算出方法が用い
られる油圧ショベルの要部構成を示すブロック図、図２
は油圧ショベルの全体構成を示す側面図、図３は油圧シ
ョベルの掘削時の各動作を示す説明図、図４は油圧ショ
ベルのフロント部の側面図、図５は油圧ショベルのフロ
ント部における各部の寸法を示す線図である。
図１は本発明の一実施例に係る操作土量算出方法が用い
られる油圧ショベルの要部構成を示すブロック図、図２
は油圧ショベルの全体構成を示す側面図、図３は油圧シ
ョベルの掘削時の各動作を示す説明図、図４は油圧ショ
ベルのフロント部の側面図、図５は油圧ショベルのフロ
ント部における各部の寸法を示す線図である。
【００１１】本実施例に係る油圧ショベルは、図２に示
すように、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回
可能に設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２に装着
されたフロントアタッチメント３とから構成されてい
る。フロントアタッチメント３は、上部旋回体２の前部
に回動可能に設けられたブーム４と、ブーム４の先端に
回動可能に設けられたアーム５と、アーム５の先端に回
動可能に設けられたバケット６とを含むリンク機構から
なり、これらブーム４，アーム５，バケット６をそれぞ
れ動作させるブームシリンダ７，アームシリンダ８，バ
ケットシリンダ９を備えている。また、上記の油圧ショ
ベルは、ブームシリンダ７に供給される作動油の圧力を
検出する圧力センサ１０と、アームシリンダ８に供給さ
れる作動油の圧力を検出する圧力センサ１１と、図示し
ない旋回モータに供給される作動油の圧力を検出する圧
力センサ１２と、上部旋回体２とブーム４との相対的角
度を検出する角度センサ１３と、ブーム４とアーム５と
の相対的角度を検出する角度センサ１４と、これら圧力
センサ１０〜１２と角度センサ１３，１４に接続される
コントローラユニット１５とを備えている。
すように、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回
可能に設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２に装着
されたフロントアタッチメント３とから構成されてい
る。フロントアタッチメント３は、上部旋回体２の前部
に回動可能に設けられたブーム４と、ブーム４の先端に
回動可能に設けられたアーム５と、アーム５の先端に回
動可能に設けられたバケット６とを含むリンク機構から
なり、これらブーム４，アーム５，バケット６をそれぞ
れ動作させるブームシリンダ７，アームシリンダ８，バ
ケットシリンダ９を備えている。また、上記の油圧ショ
ベルは、ブームシリンダ７に供給される作動油の圧力を
検出する圧力センサ１０と、アームシリンダ８に供給さ
れる作動油の圧力を検出する圧力センサ１１と、図示し
ない旋回モータに供給される作動油の圧力を検出する圧
力センサ１２と、上部旋回体２とブーム４との相対的角
度を検出する角度センサ１３と、ブーム４とアーム５と
の相対的角度を検出する角度センサ１４と、これら圧力
センサ１０〜１２と角度センサ１３，１４に接続される
コントローラユニット１５とを備えている。
【００１２】図１に示すように、このコントローラユニ
ット１５は、圧力センサ１０〜１２と角度センサ１３，
１４から出力される信号を取り込み記憶するセンサデー
タ記憶部１６と、前記の信号に基づいて当該油圧ショベ
ルの動作分類を行う動作分類演算部１７と、フロントア
タッチメント３の姿勢を演算するフロント姿勢演算部１
８と、フロントアタッチメント３の構造データを予め記
憶するフロント構造データ記憶部１９と、バケット６内
の荷重を演算する荷重演算部２０と、バケット６内の荷
重データを記憶する荷重データ記憶部２１と、圧力セン
サ１０〜１２と角度センサ１３，１４から出力される信
号を取り込み初期データを記憶する初期データ記憶部２
２と、上記初期データと荷重演算部２０で演算した荷重
により比重値を演算し記憶する比重値演算記憶部２３
と、この比重値演算記憶部２３の演算結果を用いて操作
土量へ換算する土量換算部２４とを有し、土量換算部２
４より換算した操作土量をモニタ２５へ出力できるよう
になっている。
ット１５は、圧力センサ１０〜１２と角度センサ１３，
１４から出力される信号を取り込み記憶するセンサデー
タ記憶部１６と、前記の信号に基づいて当該油圧ショベ
ルの動作分類を行う動作分類演算部１７と、フロントア
タッチメント３の姿勢を演算するフロント姿勢演算部１
８と、フロントアタッチメント３の構造データを予め記
憶するフロント構造データ記憶部１９と、バケット６内
の荷重を演算する荷重演算部２０と、バケット６内の荷
重データを記憶する荷重データ記憶部２１と、圧力セン
サ１０〜１２と角度センサ１３，１４から出力される信
号を取り込み初期データを記憶する初期データ記憶部２
２と、上記初期データと荷重演算部２０で演算した荷重
により比重値を演算し記憶する比重値演算記憶部２３
と、この比重値演算記憶部２３の演算結果を用いて操作
土量へ換算する土量換算部２４とを有し、土量換算部２
４より換算した操作土量をモニタ２５へ出力できるよう
になっている。
【００１３】そして、本実施例に係る油圧ショベルの操
作土量算出方法では、まず初期データを得る行程とし
て、油圧ショベルのバケット６で図示しないバージ船の
タンク内に積載された揚土（ヘドロ）をかき混ぜて均一
な状態にした後、タンク内の複数箇所を対象にバケット
６で揚土をすくい上げて平積み状態で満載にし、この状
態でバケット６に作用する荷重測定を行い、得られた荷
重の平均値とバケット６の容量とに基づいて揚土の比重
を求める。この場合、圧力センサ１０〜１２と角度セン
サ１３，１４から出力される信号を初期データ記憶部２
２で記憶すると共に、これら信号に基づいて荷重演算部
２０によりバケット６に作用する荷重を算出し、この荷
重の平均値とバケット６の容量とに基づいて比重値演算
記憶部２３により揚土の比重を演算して記憶する。例え
ば、バケット６の容量が５．０立方ｍであり、複数箇所
の揚土をサンプリングして計測したバケット６に作用す
る荷重の平均値が６．４トンであれば、荷重の平均値
（６．４）をバケット６の容量（５．０）で割ることに
より、揚土の比重は１．２８として求められる。
作土量算出方法では、まず初期データを得る行程とし
て、油圧ショベルのバケット６で図示しないバージ船の
タンク内に積載された揚土（ヘドロ）をかき混ぜて均一
な状態にした後、タンク内の複数箇所を対象にバケット
６で揚土をすくい上げて平積み状態で満載にし、この状
態でバケット６に作用する荷重測定を行い、得られた荷
重の平均値とバケット６の容量とに基づいて揚土の比重
を求める。この場合、圧力センサ１０〜１２と角度セン
サ１３，１４から出力される信号を初期データ記憶部２
２で記憶すると共に、これら信号に基づいて荷重演算部
２０によりバケット６に作用する荷重を算出し、この荷
重の平均値とバケット６の容量とに基づいて比重値演算
記憶部２３により揚土の比重を演算して記憶する。例え
ば、バケット６の容量が５．０立方ｍであり、複数箇所
の揚土をサンプリングして計測したバケット６に作用す
る荷重の平均値が６．４トンであれば、荷重の平均値
（６．４）をバケット６の容量（５．０）で割ることに
より、揚土の比重は１．２８として求められる。
【００１４】次いで、油圧ショベルによる操作土量（体
積）を求める工程として、実際の掘削作業を行う際、圧
力センサ１０〜１２と角度センサ１３，１４から出力さ
れる信号をセンサデータ記憶部１６で記憶すると共に、
これら信号に基づいて動作分類演算部１７により当該油
圧ショベルの動作分類を行い、掘削時の１サイクル中の
各動作を検出する。これにより、例えば図３に示すよう
に、バケット６の着地（掘削開始）−掘削作業−ブーム
４の上げ−行き旋回−放土−バケット６のクラウド−戻
り旋回−バケット６の着地の各動作を検出するようにな
っている。
積）を求める工程として、実際の掘削作業を行う際、圧
力センサ１０〜１２と角度センサ１３，１４から出力さ
れる信号をセンサデータ記憶部１６で記憶すると共に、
これら信号に基づいて動作分類演算部１７により当該油
圧ショベルの動作分類を行い、掘削時の１サイクル中の
各動作を検出する。これにより、例えば図３に示すよう
に、バケット６の着地（掘削開始）−掘削作業−ブーム
４の上げ−行き旋回−放土−バケット６のクラウド−戻
り旋回−バケット６の着地の各動作を検出するようにな
っている。
【００１５】次いで、バケット６で掘削しブーム４を上
昇した後の行き旋回動作中（図３のＡ時）に、フロント
姿勢演算部１８によりフロントアタッチメント３の姿勢
を演算すると共に、荷重演算部２０によりバケット６に
作用する荷重を算出してデータを荷重データ記憶部２１
で記憶する。次いで、バケット６内から放土した後の戻
り旋回動作中（図３のＢ時）に、再びフロント姿勢演算
部１８によりフロントアタッチメント３の姿勢を演算す
ると共に、荷重演算部２０によりバケット６に作用する
荷重を算出して、このときの荷重と荷重データ記憶部２
１で記憶した行き旋回動作中の荷重との差から荷重デー
タを算出する。次いで、最終的に操作土量へ換算する工
程として、上記の荷重データと比重値演算記憶部２３に
記憶されている揚土の比重データとにより、土量換算部
２４で操作土量（体積）へ換算してその結果をモニタ２
５へ出力する。
昇した後の行き旋回動作中（図３のＡ時）に、フロント
姿勢演算部１８によりフロントアタッチメント３の姿勢
を演算すると共に、荷重演算部２０によりバケット６に
作用する荷重を算出してデータを荷重データ記憶部２１
で記憶する。次いで、バケット６内から放土した後の戻
り旋回動作中（図３のＢ時）に、再びフロント姿勢演算
部１８によりフロントアタッチメント３の姿勢を演算す
ると共に、荷重演算部２０によりバケット６に作用する
荷重を算出して、このときの荷重と荷重データ記憶部２
１で記憶した行き旋回動作中の荷重との差から荷重デー
タを算出する。次いで、最終的に操作土量へ換算する工
程として、上記の荷重データと比重値演算記憶部２３に
記憶されている揚土の比重データとにより、土量換算部
２４で操作土量（体積）へ換算してその結果をモニタ２
５へ出力する。
【００１６】バケット６内の荷重を算出する方法を図
４、図５を用いて詳しく説明すると、図４において、Ｗ
はバケット６内の荷重、Ｌ１はブーム４の回動支点Ｆか
らバケット６内の荷重Ｗの重心位置までの水平方向の長
さ、Ｌ２は回動支点Ｆからアーム５の回動支点Ｊまでの
水平方向の長さ、Ｌ３は回動支点Ｊからバケット６内の
荷重の重心位置までの水平方向の長さ、Ｌｃ１は回動支
点Ｆからブームシリンダ７の軸までの垂線の長さ、Ｌｃ
２は回動支点Ｊからアームシリンダ８の軸までの垂線の
長さである。また、図５において、Ｌ４は回動支点Ｆと
ブームシリンダ７下端の点Ｇとの長さ、Ｌ５は回動支点
Ｆとブームシリンダ７上端の点Ｈとの長さ、θ４は線分
Ｌ４と線分Ｌ５のなす角度、θ５はブームシリンダ７の
軸と線分Ｌ４とのなす角度、Ｌ６はブームシリンダ７下
端の点Ｇおよび上端の点Ｈ間の長さ、Ｌ７はアームシリ
ンダ８の両端の点Ｋ，Ｍ間の長さ、Ｌ８は回動支点Ｊと
点Ｋ間の長さ、Ｌ９は回動支点Ｊと点Ｍ間の長さ、θ６
は線分Ｌ９と線分Ｌ８のなす角度、θ７は線分Ｌ７と線
分Ｌ８とのなす角度、α１は線分Ｌ５と線分Ｌ１０のな
す角度、Ｗｂはブーム４の重さ、Ｒはアーム５およびバ
ケット６の重心位置、Ｎはブーム４の重心位置、Ｌ１０
は回動支点Ｆから重心位置Ｎまでの長さ、Ｌ１１は回動
支点Ｊと重心位置Ｒ間の長さ、Ｌ１２は回動支点Ｆと回
動支点Ｊ間の長さ、α２は線分Ｌ９と線分Ｌ１１とのな
す角度、β１は水平線と線分Ｌ４とのなす角度、β２は
線分Ｌ１２と線分Ｌ５とのなす角度、β３は線分Ｌ１２
と線分Ｌ８のなす角度、Ｗａはアーム５およびバケット
６の重さである。
４、図５を用いて詳しく説明すると、図４において、Ｗ
はバケット６内の荷重、Ｌ１はブーム４の回動支点Ｆか
らバケット６内の荷重Ｗの重心位置までの水平方向の長
さ、Ｌ２は回動支点Ｆからアーム５の回動支点Ｊまでの
水平方向の長さ、Ｌ３は回動支点Ｊからバケット６内の
荷重の重心位置までの水平方向の長さ、Ｌｃ１は回動支
点Ｆからブームシリンダ７の軸までの垂線の長さ、Ｌｃ
２は回動支点Ｊからアームシリンダ８の軸までの垂線の
長さである。また、図５において、Ｌ４は回動支点Ｆと
ブームシリンダ７下端の点Ｇとの長さ、Ｌ５は回動支点
Ｆとブームシリンダ７上端の点Ｈとの長さ、θ４は線分
Ｌ４と線分Ｌ５のなす角度、θ５はブームシリンダ７の
軸と線分Ｌ４とのなす角度、Ｌ６はブームシリンダ７下
端の点Ｇおよび上端の点Ｈ間の長さ、Ｌ７はアームシリ
ンダ８の両端の点Ｋ，Ｍ間の長さ、Ｌ８は回動支点Ｊと
点Ｋ間の長さ、Ｌ９は回動支点Ｊと点Ｍ間の長さ、θ６
は線分Ｌ９と線分Ｌ８のなす角度、θ７は線分Ｌ７と線
分Ｌ８とのなす角度、α１は線分Ｌ５と線分Ｌ１０のな
す角度、Ｗｂはブーム４の重さ、Ｒはアーム５およびバ
ケット６の重心位置、Ｎはブーム４の重心位置、Ｌ１０
は回動支点Ｆから重心位置Ｎまでの長さ、Ｌ１１は回動
支点Ｊと重心位置Ｒ間の長さ、Ｌ１２は回動支点Ｆと回
動支点Ｊ間の長さ、α２は線分Ｌ９と線分Ｌ１１とのな
す角度、β１は水平線と線分Ｌ４とのなす角度、β２は
線分Ｌ１２と線分Ｌ５とのなす角度、β３は線分Ｌ１２
と線分Ｌ８のなす角度、Ｗａはアーム５およびバケット
６の重さである。
【００１７】ここで、バケット６内の荷重Ｗによるモー
メントはＷ・Ｌ１であり、ブームシリンダ７の反力Ｆｂ
によるモーメントはＦｂ・ Ｌｃ１であるので、次の
（１）式が成り立つ。すなわち、Ｆｂ・ Ｌｃ１＝Ｗ・
Ｌ１＋ｗ’１’……（１）式 なお、ｗ’１’＝Ｗｂ・Ｌ１０・ｃｏｓ（ θ４＋α１
−β１）−Ｗａ｛Ｌ１２・ｃｏｓ（ θ４−β１−β
２）＋Ｌ１１・ｃｏｓ（ β１＋β２＋β３−θ４＋θ
６＋α２−π）｝また、上記荷重Ｗによるモーメントは
Ｗ・Ｌ３であり、アームシリンダ９の反力Ｆａによるモ
ーメントはＦａ・Ｌｃ２であるので、次の（２）式が成
り立つ。すなわち、Ｆａ・Ｌｃ２＝Ｗ・Ｌ３＋Ｗａ・Ｌ
１１・ｃｏｓ（β１＋β２＋β３−θ４＋θ６＋α２−
π）＝Ｗ（Ｌ１−Ｌ２）＋Ｗａ・Ｌ１１・ｃｏｓ（β１
＋β２＋β３−θ４＋θ６＋α２−π）……（２）式 そこで、これら両（１），（２）式を解くと、詳細な計
算は省略するが、次の（３）式により荷重Ｗを求めるこ
とができる。すなわち、Ｗ＝Ｆｂ・Ｌｃ１−Ｆａ・Ｌｃ
２−ｗ’１’＋Ｗａ・Ｌ１１・ｃｏｓ（β１＋β２＋β
３−θ４＋θ６＋α２−π）……（３）式 ここで、反力Ｆｂ＝Ｐｂ・Ｓｂ−Ｐ’ｂ・Ｓ’ｂ、反力
Ｆａ＝Ｐｒ・Ｓｒ−Ｐｈ・Ｓｈとして表わされ、Ｓｂは
ブームシリンダ７のヘッド側断面積、Ｓ’ｂはロッド側
断面積、Ｐｂはブームシリンダ７のヘッド側圧力、Ｐ’
ｂはロッド側圧力、Ｓｒはアームシリンダ８のロッド側
断面積、Ｓｈはヘッド側断面積、Ｐｒはアームシリンダ
８のロッド側圧力、Ｐｈはヘッド側圧力である。
メントはＷ・Ｌ１であり、ブームシリンダ７の反力Ｆｂ
によるモーメントはＦｂ・ Ｌｃ１であるので、次の
（１）式が成り立つ。すなわち、Ｆｂ・ Ｌｃ１＝Ｗ・
Ｌ１＋ｗ’１’……（１）式 なお、ｗ’１’＝Ｗｂ・Ｌ１０・ｃｏｓ（ θ４＋α１
−β１）−Ｗａ｛Ｌ１２・ｃｏｓ（ θ４−β１−β
２）＋Ｌ１１・ｃｏｓ（ β１＋β２＋β３−θ４＋θ
６＋α２−π）｝また、上記荷重Ｗによるモーメントは
Ｗ・Ｌ３であり、アームシリンダ９の反力Ｆａによるモ
ーメントはＦａ・Ｌｃ２であるので、次の（２）式が成
り立つ。すなわち、Ｆａ・Ｌｃ２＝Ｗ・Ｌ３＋Ｗａ・Ｌ
１１・ｃｏｓ（β１＋β２＋β３−θ４＋θ６＋α２−
π）＝Ｗ（Ｌ１−Ｌ２）＋Ｗａ・Ｌ１１・ｃｏｓ（β１
＋β２＋β３−θ４＋θ６＋α２−π）……（２）式 そこで、これら両（１），（２）式を解くと、詳細な計
算は省略するが、次の（３）式により荷重Ｗを求めるこ
とができる。すなわち、Ｗ＝Ｆｂ・Ｌｃ１−Ｆａ・Ｌｃ
２−ｗ’１’＋Ｗａ・Ｌ１１・ｃｏｓ（β１＋β２＋β
３−θ４＋θ６＋α２−π）……（３）式 ここで、反力Ｆｂ＝Ｐｂ・Ｓｂ−Ｐ’ｂ・Ｓ’ｂ、反力
Ｆａ＝Ｐｒ・Ｓｒ−Ｐｈ・Ｓｈとして表わされ、Ｓｂは
ブームシリンダ７のヘッド側断面積、Ｓ’ｂはロッド側
断面積、Ｐｂはブームシリンダ７のヘッド側圧力、Ｐ’
ｂはロッド側圧力、Ｓｒはアームシリンダ８のロッド側
断面積、Ｓｈはヘッド側断面積、Ｐｒはアームシリンダ
８のロッド側圧力、Ｐｈはヘッド側圧力である。
【００１８】従って、上記荷重Ｗは、角度センサ１３の
測定値θ４と、角度センサ１４の測定値θ６と、圧力セ
ンサ１０の測定値Ｐｂ，Ｐ’ｂと、圧力センサ１１の測
定値Ｐｒ，Ｐｈに基づき算出される。
測定値θ４と、角度センサ１４の測定値θ６と、圧力セ
ンサ１０の測定値Ｐｂ，Ｐ’ｂと、圧力センサ１１の測
定値Ｐｒ，Ｐｈに基づき算出される。
【００１９】このように、上記実施例にあっては、作業
対象となる揚土を実際に掘削する前行程として、揚土を
バケット６に平積みにした状態で該バケット６に作用す
る荷重を測定することにより、その測定値とバケット６
の容量とに基づいて揚土の比重を算出するとともに、揚
土を実際に掘削する行程で、バケット６に作用する荷重
Ｗを測定して掘削した揚土の総重量を算出し、このよう
にして算出した揚土の総重量と比重との積から操作土量
（体積）を算出するようになっている。
対象となる揚土を実際に掘削する前行程として、揚土を
バケット６に平積みにした状態で該バケット６に作用す
る荷重を測定することにより、その測定値とバケット６
の容量とに基づいて揚土の比重を算出するとともに、揚
土を実際に掘削する行程で、バケット６に作用する荷重
Ｗを測定して掘削した揚土の総重量を算出し、このよう
にして算出した揚土の総重量と比重との積から操作土量
（体積）を算出するようになっている。
【００２０】このように構成した本実施例にあっては、
実際の掘削作業を開始する前に揚土を平積みにした時の
バケット６に作用する荷重を測定することにより、揚土
の比重を正確に算出することができるため、この比重と
油圧ショベルの掘削作業時に算出した揚土の総重量との
積から操作土量（体積）を正確に求めることができる。
したがって、揚土に固化材を混合して製品となるコンク
リート材を生成する場合において、揚土に対する固化材
の混入量を正確に把握することができ、安定した郷土の
コンクリート材を生成することができる。
実際の掘削作業を開始する前に揚土を平積みにした時の
バケット６に作用する荷重を測定することにより、揚土
の比重を正確に算出することができるため、この比重と
油圧ショベルの掘削作業時に算出した揚土の総重量との
積から操作土量（体積）を正確に求めることができる。
したがって、揚土に固化材を混合して製品となるコンク
リート材を生成する場合において、揚土に対する固化材
の混入量を正確に把握することができ、安定した郷土の
コンクリート材を生成することができる。
【００２１】また、本実施例にあっては、揚土の比重を
算出するのに際し、バージ船内に積載された揚土の複数
箇所を対象に、バケット６の平積み状態の荷重測定を複
数回行うようにしたため、揚土の比重をより正確に求め
ることができる。
算出するのに際し、バージ船内に積載された揚土の複数
箇所を対象に、バケット６の平積み状態の荷重測定を複
数回行うようにしたため、揚土の比重をより正確に求め
ることができる。
【００２２】さらに、本実施例にあっては、掘削作業時
の行き旋回動作中と戻り旋回動作中に、シリンダ７，８
に供給される作動油の圧力をそれぞれ圧力センサ１１，
１２により検出するので、上記作動油の圧力が安定した
状態で圧力検出を行うことができるのみならず、バケッ
ト６の姿勢が安定した状態で荷重測定を行うことがで
き、この点からも掘削作業時の操作土量をより正確に算
出することができる。
の行き旋回動作中と戻り旋回動作中に、シリンダ７，８
に供給される作動油の圧力をそれぞれ圧力センサ１１，
１２により検出するので、上記作動油の圧力が安定した
状態で圧力検出を行うことができるのみならず、バケッ
ト６の姿勢が安定した状態で荷重測定を行うことがで
き、この点からも掘削作業時の操作土量をより正確に算
出することができる。
【００２３】なお、上記実施例では、行き旋回動作中
（図３のＡ時）にバケット６内の荷重を算出するように
したが、バケット６で掘削してから放土開始までの時間
内でバケット６内の荷重を算出すればよく、例えば、バ
ケット６で掘削した後、一時停止してバケット６内の荷
重を算出することもできる。また、上記実施例では、戻
り旋回動作中（図３のＢ時）に再びバケット６内の荷重
を算出するようにしたが、バケット６内から放土した
後、新たに掘削する前にバケット６内の荷重を再び測定
すればよく、例えば、バケット６から放土した後、一時
停止してバケット６内の荷重を再算出したり、あるい
は、バケット６から放土した後、クラウド時にバケット
６内の荷重を再算出することもできる。
（図３のＡ時）にバケット６内の荷重を算出するように
したが、バケット６で掘削してから放土開始までの時間
内でバケット６内の荷重を算出すればよく、例えば、バ
ケット６で掘削した後、一時停止してバケット６内の荷
重を算出することもできる。また、上記実施例では、戻
り旋回動作中（図３のＢ時）に再びバケット６内の荷重
を算出するようにしたが、バケット６内から放土した
後、新たに掘削する前にバケット６内の荷重を再び測定
すればよく、例えば、バケット６から放土した後、一時
停止してバケット６内の荷重を再算出したり、あるい
は、バケット６から放土した後、クラウド時にバケット
６内の荷重を再算出することもできる。
【００２４】また、上記実施例では、ブームシリンダ７
用の圧力センサ１０と、アームシリンダ８用の圧力セン
サ１１と、上部旋回体２とブーム４との相対的角度を検
出する角度センサ１３と、ブーム４とアーム５との相対
的角度を検出する角度センサ１４とを備えた場合を例示
したが、ブームシリンダ７用の圧力センサ１０と、上部
旋回体２とブーム４との相対的角度を検出する角度セン
サ１３と、ブーム４とアーム５との相対的角度を検出す
る角度センサ１４と、アーム５とバケット６との相対的
角度を検出する角度センサとを備えた場合も、バケット
６内の荷重を算出することができる。また、フロントア
タッチメント３の姿勢を検出する手段として、角度セン
サ１３，１４の代わりにシリンダ７，８のストロークを
検出する方式でもよい。
用の圧力センサ１０と、アームシリンダ８用の圧力セン
サ１１と、上部旋回体２とブーム４との相対的角度を検
出する角度センサ１３と、ブーム４とアーム５との相対
的角度を検出する角度センサ１４とを備えた場合を例示
したが、ブームシリンダ７用の圧力センサ１０と、上部
旋回体２とブーム４との相対的角度を検出する角度セン
サ１３と、ブーム４とアーム５との相対的角度を検出す
る角度センサ１４と、アーム５とバケット６との相対的
角度を検出する角度センサとを備えた場合も、バケット
６内の荷重を算出することができる。また、フロントア
タッチメント３の姿勢を検出する手段として、角度セン
サ１３，１４の代わりにシリンダ７，８のストロークを
検出する方式でもよい。
【００２５】さらに、上記実施例では、旋回モータに供
給される作動油の圧力を検出する圧力センサ１２を設け
たが、この圧力センサ１２の代わりに、旋回動作を検出
する検出スイッチを設けたり、あるいは旋動作回信号に
より旋回動作を検出してもよい。
給される作動油の圧力を検出する圧力センサ１２を設け
たが、この圧力センサ１２の代わりに、旋回動作を検出
する検出スイッチを設けたり、あるいは旋動作回信号に
より旋回動作を検出してもよい。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２７】油圧ショベルで掘削作業を開始する前に、
作業対象となる揚土などの掘削物をバケットに平積み状
態で満載にし、この状態でバケットに作用する荷重を測
定することにより、掘削物の比重を正確に算出すること
ができるため、油圧ショベルの掘削作業時に算出した掘
削物の総重量と比重との積から操作土量（体積）を正確
に求めることができる。したがって、掘削物がヘドロな
どの揚土である場合、算出した操作土量をベースとし
て、固化材の混入量を正確に設定して良質のコンクリー
ト材を生成することができ、このコンクリート材の強度
や信頼性を向上できる。
作業対象となる揚土などの掘削物をバケットに平積み状
態で満載にし、この状態でバケットに作用する荷重を測
定することにより、掘削物の比重を正確に算出すること
ができるため、油圧ショベルの掘削作業時に算出した掘
削物の総重量と比重との積から操作土量（体積）を正確
に求めることができる。したがって、掘削物がヘドロな
どの揚土である場合、算出した操作土量をベースとし
て、固化材の混入量を正確に設定して良質のコンクリー
ト材を生成することができ、このコンクリート材の強度
や信頼性を向上できる。
【図１】本発明の一実施例に係る操作土量算出方法が用
いられる油圧ショベルの要部構成を示すブロック図であ
る。
いられる油圧ショベルの要部構成を示すブロック図であ
る。
【図２】油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。
【図３】油圧ショベルの掘削時の各動作を示す説明図で
ある。
ある。
【図４】油圧ショベルのフロント部の側面図である。
【図５】油圧ショベルのフロント部における各部の寸法
を示す線図である。
を示す線図である。
３ フロントアタッチメント ４ ブーム ５ アーム ６ バケット ７ ブームシリンダ ８ アームシリンダ ９ バケットシリンダ １０〜１２ 圧力センサ １３，１４ 角度センサ １５ コントローラユニット １６ センサデータ記憶部 １７ 動作分類演算部 １８ フロント姿勢演算部 １９ フロント構造データ記憶部 ２０ 荷重演算部 ２１ 荷重データ記憶部 ２２ 初期データ記憶部 ２３ 比重値演算記憶部 ２４ 土量換算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿澤 健二 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 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 AB04 BA02 BA06 DA04 DB02 DB04 FA02 2D015 HA03 HB00
Claims (2)
- 【請求項１】 バケットおよびブームを含むリンク機構
からなるフロントアタッチメントと、このフロントアタ
ッチメントによる掘削から放土までの一巡する動作を検
出し、この動作中の前記バケットに作用する荷重を測定
するコントローラユニットとを備え、 掘削から放土までの一巡する動作が開始される前に、掘
削物を平積みにした状態で前記バケットに作用する荷重
を測定し、その測定値と該バケットの容量とに基づいて
掘削物の比重を算出するようにしたことを特徴とする油
圧ショベルの操作土量算出方法。 - 【請求項２】 請求項１の記載において、掘削物を平積
みにした状態で前記バケットに作用する荷重を複数箇所
で複数回測定し、これら測定値の平均と該バケットの容
量とに基づいて掘削物の比重を算出するようにしたこと
を特徴とする油圧ショベルの操作土量算出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180308A JP2002004336A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | 油圧ショベルの操作土量算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180308A JP2002004336A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | 油圧ショベルの操作土量算出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002004336A true JP2002004336A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18681436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000180308A Pending JP2002004336A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | 油圧ショベルの操作土量算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002004336A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014148891A (ja) * | 2014-04-17 | 2014-08-21 | Komatsu Ltd | 作業機械 |
| US9303390B2 (en) | 2012-11-20 | 2016-04-05 | Komatsu Ltd. | Work machine and work management system |
| WO2016170665A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社日立製作所 | 体積推定装置、それを備えた作業機械、および体積推定システム |
| KR20190126792A (ko) * | 2017-03-22 | 2019-11-12 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 쇼벨과, 쇼벨의 관리장치 및 지원장치 |
| KR20200030571A (ko) * | 2018-03-07 | 2020-03-20 | 히다치 겡키 가부시키 가이샤 | 작업 기계 |
| US11619028B2 (en) | 2017-12-11 | 2023-04-04 | Sumitomo Construction Machinery Co., Ltd. | Shovel |
-
2000
- 2000-06-15 JP JP2000180308A patent/JP2002004336A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9303390B2 (en) | 2012-11-20 | 2016-04-05 | Komatsu Ltd. | Work machine and work management system |
| JP2014148891A (ja) * | 2014-04-17 | 2014-08-21 | Komatsu Ltd | 作業機械 |
| WO2016170665A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社日立製作所 | 体積推定装置、それを備えた作業機械、および体積推定システム |
| KR20190126792A (ko) * | 2017-03-22 | 2019-11-12 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 쇼벨과, 쇼벨의 관리장치 및 지원장치 |
| KR102539675B1 (ko) | 2017-03-22 | 2023-06-01 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 쇼벨 |
| US11619028B2 (en) | 2017-12-11 | 2023-04-04 | Sumitomo Construction Machinery Co., Ltd. | Shovel |
| KR20200030571A (ko) * | 2018-03-07 | 2020-03-20 | 히다치 겡키 가부시키 가이샤 | 작업 기계 |
| US11236488B2 (en) | 2018-03-07 | 2022-02-01 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Work machine |
| KR102410416B1 (ko) * | 2018-03-07 | 2022-06-22 | 히다치 겡키 가부시키 가이샤 | 작업 기계 |
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