JP2006078348A - 荷重測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷位置と関係無く高い荷重測定精度を確保できる荷重測定方法を提供する。
【解決手段】各関節角および各可動部材の重量および重心位置データから、ピン11，13回りの荷重無し状態でのモーメントＭbmi，Ｍbkiを演算する。ピン11，13回りのシリンダ圧から演算した推力と、ブーム角およびバケット角とから、ピン11，13回りの荷重有り状態でのモーメントＭbma，Ｍbkaを演算する。ピン11回りの荷重有り状態でのモーメントＭbmaと荷重無し状態でのモーメントＭbmiとの差より、ピン11回りの荷重によるモーメントΔＭbmを演算する。ピン13回りの荷重有り状態でのモーメントＭbkaと荷重無し状態でのモーメントＭbkiとの差より、ピン13回りの荷重によるモーメントΔＭbkを演算する。モーメントΔＭbmと、モーメントΔＭbkとの差を、ピン11からピン13までの水平距離Ｌ1で割ることで吊上げ荷重Ｗを演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業装置の積載部により積載した荷の荷重を演算する荷重測定方法に関するものである。

図７は、油圧ショベルをベースマシンとするマグネット仕様機を示し、下部走行体１に上部旋回体２が水平旋回自在に連結され、この上部旋回体２にフロント作業装置３が上下方向揺動自在に取付けられ、このフロント作業装置３の先端にはバケット代替アタッチメントとしてのマグネット４が装着されている。

フロント作業装置３は、上部旋回体２にブーム５が上下方向回動自在に取付けられ、このブーム５の先端にアーム６が回動自在に取付けられ、このアーム６の先端にマグネット４が回動自在に取付けられ、ブーム５は、ブームシリンダ７により作動され、アーム６は、アームシリンダ８により作動され、マグネット４は、バケットシリンダ９およびリンク機構10により作動される。各要素はピン11，12，13，14などによって結合されている。

このフロント作業装置３は、マグネット４により鉄屑などのスクラップすなわち荷Ｓを吸着して運搬車への積込みなどの作業を行うものであり、このような積込み作業では、積込み作業処理量を計測するため、荷Ｓの荷重Ｗを検出することが要求されている。

このような荷Ｓの荷重Ｗを検出するアタッチメント用荷重測定装置として、アーム６の先端部と結合するピン13と、リンク機構10と結合するピン14とに、それぞれロードセル13LC，14LCを設けて、これらのロードセル13LC，14LCによりピン13，14にかかる荷重を検出することで、荷Ｓの荷重Ｗを検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２７７３１１号公報（第４−５頁、図１−４）

この特許文献１に記載された発明では、スクラップ等の荷重Ｗがマグネット４の中心に位置していることを前提としているため、荷重Ｗがマグネット４の中心から外れると、荷重測定精度が悪くなる問題がある。

また、２つのピン13，14の結合部は、常に荷重Ｗがかかった状態で揺動するため、ロードセル13LC，14LCの耐久性が問題になる。

さらに、アーム先端部のピン13およびリンク機構10と結合するピン14にロードセル13LC，14LCを組み込んでいるため、シリンダがストロークエンドでリリーフするときなどの過負荷を考慮して、荷重に対して過大な容量のロードセルが必要となるため、荷重測定精度が低下する問題もある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、荷位置と関係無く高い荷重測定精度を確保できるとともに耐久性にも優れた荷重測定方法を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、複数の可動部材を複数の関節部により連結した作業装置の最も先端側の可動部材を荷の積載部とし、この積載部により積載した荷の荷重を演算する荷重測定方法であって、複数の関節部において検出された各関節角、各可動部材の重量および重心位置データから、作業装置の最も基端側に位置する基準の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントと、基準の関節部より先端側に位置する他の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントとを演算し、基準の関節部回りに設けられた基準の流体圧シリンダのシリンダ圧から演算した推力と、基準の関節部における関節角とから、基準の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントを演算し、他の関節部回りに設けられた他の流体圧シリンダのシリンダ圧から演算した推力と、他の関節部における関節角とから、他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントを演算し、基準の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと、基準の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントとの差より、基準の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと、他の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントとの差より、他の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、基準の関節部回りの荷重によるモーメントと、他の関節部回りの荷重によるモーメントとの差を、基準の関節部から他の関節部までの各関節角から演算された水平距離で割ることで、吊上げ荷重を演算する荷重測定方法であり、そして、複数の関節部の各関節角、各可動部材の重量および重心位置データから、基準の関節部回りおよび他の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントを演算し、基準の関節部回りおよび他の関節部回りに設けられた基準の流体圧シリンダおよび他の流体圧シリンダのシリンダ圧から演算した推力と基準の関節部および他の関節部における関節角とから、基準の関節部回りおよび他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントを演算し、基準の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと荷重無し状態でのモーメントとの差より、基準の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと荷重無し状態でのモーメントとの差より、他の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、基準の関節部回りの荷重によるモーメントと、他の関節部回りの荷重によるモーメントとの差を、基準の関節部から他の関節部までの各関節角から演算された水平距離で割ることで吊上げ荷重を演算するので、荷が積載部のどの位置にあっても、荷位置とは関係無く、高い荷重測定精度が確保されるとともに、従来のように常に荷重がかかるピン結合部にロードセルを設ける必要がないので、耐久性に優れた荷重測定方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の荷重測定方法において、荷の積載部を、励磁されたときに荷を磁気的に吸着するマグネットとしたものであり、そして、作業装置の最も先端側の荷の積載部をマグネットにして、荷を磁気的に吸着するので、荷がマグネットのどの位置に吸着されても、マグネットがどの角度に傾いても、荷の吸着位置やマグネットの傾きとは関係無く、高い荷重測定精度が確保される。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の荷重測定方法において、流体圧シリンダの推力の交流成分をバンドパスフィルタにより除いて、その推力の直流成分を演算した方法であり、そして、流体圧シリンダの推力にバンドパスフィルタ処理を行って交流成分を除くことで、変動成分を除去するので、推力の直流成分のみにより安定した荷重測定がなされる。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の荷重測定方法において、オン状態によりマグネットを励磁するとともにオフ状態によりマグネットを励磁解除するマグネットスイッチのオフ状態で演算した吊上げ荷重をゼロ点誤差とみなし、直後のマグネットスイッチのオン状態で演算した吊上げ荷重からゼロ点誤差を引いた値をゼロ点補正された吊上げ荷重とする方法であり、そして、マグネットスイッチのオン状態で演算した吊上げ荷重から、直前のマグネットスイッチのオフ状態で演算した吊上げ荷重であるゼロ点誤差を引いた値をゼロ点補正された吊上げ荷重とすることで、すなわちマグネット励磁直前の荷重データでゼロ点補正を行うので、荷重測定精度が向上する。

請求項１記載の発明によれば、複数の関節部の各関節角、各可動部材の重量および重心位置データから、基準の関節部回りおよび他の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントを演算し、基準の関節部回りおよび他の関節部回りに設けられた基準の流体圧シリンダおよび他の流体圧シリンダのシリンダ圧から演算した推力と基準の関節部および他の関節部における関節角とから、基準の関節部回りおよび他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントを演算し、基準の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと荷重無し状態でのモーメントとの差より、基準の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと荷重無し状態でのモーメントとの差より、他の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、基準の関節部回りの荷重によるモーメントと、他の関節部回りの荷重によるモーメントとの差を、基準の関節部から他の関節部までの各関節角から演算された水平距離で割ることで吊上げ荷重を演算するので、荷が積載部のどの位置にあっても、荷位置とは関係無く、高い荷重測定精度を確保できるとともに、従来のように常に荷重がかかるピン結合部にロードセルを設ける必要がなく耐久性に優れた荷重測定方法を提供できる。

請求項２記載の発明によれば、作業装置の最も先端側の荷の積載部をマグネットにして、荷を磁気的に吸着するので、荷がマグネットのどの位置に吸着されても、マグネットがどの角度に傾いても、荷の吸着位置やマグネットの傾きとは関係無く、高い荷重測定精度を確保できる。

請求項３記載の発明によれば、流体圧シリンダの推力にバンドパスフィルタ処理を行って交流成分を除くことで、変動成分を除去するので、推力の直流成分のみにより安定した荷重測定を行なうことができる。

請求項４記載の発明によれば、マグネットスイッチのオン状態で演算した吊上げ荷重から、直前のマグネットスイッチのオフ状態で演算した吊上げ荷重であるゼロ点誤差を引いた値をゼロ点補正された吊上げ荷重とすることで、すなわちマグネット励磁直前の荷重データでゼロ点補正を行うので、荷重測定精度を向上できる。

以下、本発明を、図１乃至図６に示された一実施の形態を参照しながら説明する。

図２は、作業機械の構成および検出器の取付位置を示し、図３は、その荷重測定装置の構成図を示す。

図２は、油圧ショベルをベースマシンとするマグネット仕様の作業機械を示し、下部走行体１に上部旋回体２が水平旋回自在に連結され、この上部旋回体２に作業装置としてのフロント作業装置３が上下方向揺動自在に取付けられ、このフロント作業装置３の最も先端側には可動部材としての荷の積載部すなわちマグネット４が装着されている。このフロント作業装置３は、マグネット４に吸着した鉄屑などのスクラップすなわち荷Ｓの荷重を演算しながらダンプトラックなどの運搬車へ荷Ｓを積載作業する機能を備えている。

フロント作業装置３は、上部旋回体２の図示されないブラケットに可動部材としてのブーム５のフート部が上下方向回動自在に取付けられ、このブーム５の先端部に可動部材としてのアーム６が回動自在に取付けられ、このアーム６の先端部にマグネット４が回動自在に取付けられ、ブーム５は、基準の流体圧シリンダとしてのブームシリンダ７により作動され、アーム６は、アームシリンダ８により作動され、マグネット４は、他の流体圧シリンダとしてのバケットシリンダ９およびリンク機構10により作動される。

ブーム５、アーム６およびマグネット４は、複数の関節部としてのピン11，12，13により順次連結され、さらに、リンク機構10はピン14によりマグネット４に連結されている。

このフロント作業装置３において、ブーム５のフート部を軸支する基準の関節部としてのピン（以下、このピンを「ブームフートピン」という）11には、上部旋回体２に対するブーム５の関節角としてのブーム角αを検出するブーム角検出器15が取付けられ、また、ブーム５の先端部でアーム６を軸支するブーム先端ピン12には、ブーム５に対するアーム６の関節角としてのアーム角βを検出するアーム角検出器16が取付けられ、また、アーム６の先端部にマグネット４を軸支する他の関節部としてのピン（以下、このピンを「アーム先端ピン」という）13には、アーム６に対するマグネット４の（本来はバケットの）関節角としてのバケット角γを検出するバケット角検出器17が取付けられている。

ブームシリンダ７のヘッド側には、そのヘッド圧Ｐbmhを検出するブームシリンダ・ヘッド圧検出器18hが取付けられ、ブームシリンダ７のロッド側には、そのロッド圧Ｐbmrを検出するブームシリンダ・ロッド圧検出器18rが取付けられている。同様に、バケットシリンダ９のヘッド側には、そのヘッド圧Ｐbkhを検出するバケットシリンダ・ヘッド圧検出器19hが取付けられ、バケットシリンダ９のロッド側には、そのロッド圧Ｐbkrを検出するバケットシリンダ・ロッド圧検出器19rが取付けられている。

図３に示されるように、フロント作業装置３の各関節部に設けられたブーム角α、アーム角β、バケット角γを検出する各角検出器15，16，17と、ブームシリンダ７のヘッド圧Ｐbmhおよびロッド圧Ｐbmr、バケットシリンダ９のヘッド圧Ｐbkhおよびロッド圧Ｐbkrを検出する各圧検出器18h，18r，19h，19rは、コントローラ21の入力側に接続され、これらの各検出器15，16，17，18h，18r，19h，19rの検出信号は、コントローラ21に入力される。

このコントローラ21の入力側には、この他に、マグネット４を励磁または非励磁するマグネットスイッチ22と、累積荷重値をゼロにクリアするリセットスイッチ23とが接続されている。これらのマグネットスイッチ22およびリセットスイッチ23は、キャブ内運転席のオペレータが容易に操作できる場所に設置されている。

このコントローラ21は、中央処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（各種メモリ）を備え、演算機能を有する。このコントローラ21の出力側には、前記検出信号から演算して求めた荷重を表示するモニタなどの荷重表示手段24が接続されている。

また、このコントローラ21は、機体に設置された図示されない傾斜計により検出された機体傾斜角を含む機体の姿勢と、荷重の大きさとにより機体が転倒するおそれがあるか否かを判断する機能があり、機体が転倒するおそれがあるときにそれを警告するブザーなどの転倒警報手段25が、コントローラ21の出力側に接続されている。

次に、図４を参照しながら、このリンク式マグネット仕様機に用いられた荷重測定方法における演算理論を説明する。

荷重Ｗとブームフートピン11回りの荷重によるモーメントΔＭbmの関係は、
ΔＭbm＝Ｗ・(Ｌ1＋Ｌ2) ……（1）
Ｌ1：ブームフートピン11からアーム先端ピン13までの水平距離
Ｌ2：アーム先端ピン13から荷重点までの水平距離

一方、荷重Ｗとアーム先端ピン13回りの荷重によるモーメントΔＭbkとの関係は、
ΔＭbk＝Ｗ・Ｌ2 ……（2）

（1）、（2）式より
Ｗ・Ｌ1＝ΔＭbm−ΔＭbk ……（3）
したがって、荷重Ｗは、次式で演算される。

Ｗ＝（ΔＭbm−ΔＭbk）／Ｌ1……（4）
（4）式の荷重Ｗによるブームフートピン11回りのモーメントΔＭbmは、ブームフートピン11回りの荷重有り状態でのモーメントＭbmaと、ブームフートピン11回りの荷重無し状態でのモーメントＭbmiとの差であるから、次式で与えられる。

ΔＭbm＝Ｍbma−Ｍbmi ……（5）
（5）式におけるブームフートピン11回りの荷重無し状態でのモーメントＭbmiは、ブーム角α、アーム角β、バケット角γおよびフロント作業装置３の各可動部材の重量および重心位置から演算される。

（5）式におけるブームフートピン11回りの荷重有り状態でのモーメントＭbmaは、ブームシリンダ７のヘッド圧Ｐbmhおよびロッド圧Ｐbmrから演算されたブームシリンダ推力と、ブーム角αから演算されたモーメントアームの長さとの積から演算される。

同様にして、（4）式のアーム先端ピン13回りの荷重によるモーメントΔＭbkは、アーム先端ピン13回りの荷重有り状態でのモーメントＭbkaと、アーム先端ピン13回りの荷重無し状態でのモーメントＭbkiとの差であるから、次式で与えられる。

ΔＭbk＝Ｍbka−Ｍbki ……（6）
（6）式におけるアーム先端ピン13回りの荷重無し状態でのモーメントＭbkiは、ブーム角α、アーム角β、バケット角γおよびフロント作業装置３の各可動部材の重量および重心位置から演算される。

（6）式におけるアーム先端ピン13回りの荷重有り状態でのモーメントＭbkaは、バケットシリンダ９のヘッド圧Ｐbkhおよびロッド圧Ｐbkrから演算されたバケットシリンダ推力と、バケット角γおよびリンク機構10の寸法から演算されたモーメントアームの長さとの積から演算される。

したがって、（5）式および（6）式で演算されたΔＭbm、ΔＭbkを、Ｌ1とともに（4）式に代入すると、吊上げ荷重Ｗが演算される。

次に、図１に示された荷重演算方法の手順を示すフローチャート、図５に示されたシリンダ推力の演算方法を示すブロック図を参照しながら、荷重演算の手順を説明する。なお、図中の丸数字は、ステップ番号を表わす。

荷重は以下のステップで演算する。

（ステップ１）
フロント作業装置３の関節角（ブーム角α、アーム角β、バケット角γ）、シリンダ圧（ヘッド圧Ｐbmh，Ｐbkh、ロッド圧Ｐbmr，Ｐbkr）および機体傾斜角を読込む。

（ステップ２）
図５に示されるように、ブームシリンダヘッド圧Ｐbmhおよびロッド圧Ｐbmrと、既知のブームシリンダピストンのヘッド側受圧面積Ａbmhおよびロッド側受圧面積Ａbmrとから、それらの積であるヘッド側推力Ｆbmhおよびロッド側推力Ｆbmrを演算し、さらに、これらのヘッド側推力Ｆbmhおよびロッド側推力Ｆbmrの差であるブームシリンダ推力（交流成分を含む）Ｆbm´を演算し、バンドパスフィルタ26によりフィルタ処理を行い、ブームシリンダ推力Ｆbm´の交流成分を除いて、ブームシリンダ推力（直流成分）Ｆbmを演算する。

（ステップ３）
同様に、バケットシリンダ圧（Ｐbkh、Ｐbkr）などからバケットシリンダ推力を演算し、ブームシリンダ７と同様にバンドパスフィルタ処理を行い、シリンダ推力の交流成分を除いて直流成分を演算する。

（ステップ４）
フロント作業装置３の関節角（ブーム角α、アーム角β、バケット角γ）と、各可動部材の寸法、重量、重心位置データから、荷重無し状態でのブームフートピン11回りのモーメントＭbmiを演算する。

（ステップ５）
フロント作業装置３の関節角（ブーム角α、アーム角β、バケット角γ）と、各可動部材の寸法、重量、重心位置データから、荷重無し状態でのアーム先端ピン13回りのモーメントＭbkiを演算する。

（ステップ６）
図５に示されるように、ステップ２で演算したブームシリンダ推力（直流成分）Ｆbmと、フロント作業装置３の関節角（ブーム角α）から演算されたモーメントアームの長さＬbmとの積から、荷重有り状態でのブームフートピン11回りのモーメントＭbmaを演算する。

（ステップ７）
ステップ６と同様に、ステップ３で演算したバケットシリンダ推力（直流成分）と、フロント作業装置３の関節角（バケット角γ）およびリンク機構10の寸法から演算されたモーメントアームの長さとの積から、荷重有り状態でのアーム先端ピン13回りのモーメントＭbkaを演算する。

（ステップ８）
ステップ４、６で演算した値より、ブームフートピン11回りの荷重によるモーメント（ΔＭbm）を演算する。ΔＭbm＝Ｍbma−Ｍbmi

（ステップ９）
ステップ５、７で演算した値より、アーム先端ピン13回りの荷重によるモーメント（ΔＭbk）を演算する。ΔＭbk＝Ｍbka−Ｍbki

（ステップ10）
次式より吊上げ荷重Ｗを演算する。Ｗ＝（ΔＭbm−ΔＭbk）／Ｌ1
ただし、Ｌ1は、ブームフートピン11からアーム先端ピン13までの水平距離である。

（ステップ11）
マグネットスイッチ22がオン（マグネット４が励磁された状態）か否かを判断する。

（ステップ12）
マグネットスイッチ22がオフのときは、ステップ10で演算した吊上げ荷重Ｗをゼロ点誤差とみなし、移動平均でゼロ点誤差ΔＷを算出する。

（ステップ13）
この時、荷重表示手段24での表示荷重はゼロとする。

（ステップ14）
ステップ11でマグネットスイッチ22がオンのときは、ステップ10で演算した吊上げ荷重Ｗからステップ12で演算したゼロ点誤差ΔＷを引いて、ゼロ点補正された吊上げ荷重Ｗout（＝Ｗ−ΔＷ）を算出する。

（ステップ15）
ステップ14で演算した吊上げ荷重Ｗoutの移動平均値（５回）を演算し、吊上げ荷重を表示する。

次に、図６は、累積荷重演算方法を示すフローチャートを示し、リセットスイッチ23がオフか否かを判断し（ステップ21）、リセットスイッチ23がオンであれば、累積荷重をリセットして、ΣＷoutを０にし（ステップ22）、リセットスイッチ23がオフであれば、マグネットスイッチ22がオンか否かを判断し（ステップ23）、マグネットスイッチ22がオフであれば、タイマをリセットするとともに、荷重累積フラグをオフにし（ステップ24）、タイマが規定値に達するまで、タイマをカウントアップし（ステップ25、26）、タイマが規定値に達したら、荷重累積フラグがオフか否かを判断し（ステップ27）、荷重累積フラグがオフであれば累積荷重を求め（ステップ28）、荷重累積フラグをオンにする（ステップ29）。

この累積荷重演算方法によれば、累積荷重は、リセットスイッチ23のオンによりゼロにリセットされる。また、荷重累積フラグを設けて、マグネットスイッチ22がオン／オフする毎に荷重を加算するようにする。さらに、マグネットスイッチ22がオンになって一定時間経過した後に荷重を加算して累積荷重を演算する。

次に、実施の形態の効果を説明する。

複数の関節部（ピン11，12，13）の各関節角（ブーム角α、アーム角β、バケット角γ）、各可動部材（ブーム５、アーム６、マグネット４）の重量および重心位置データから、基準の関節部（ブームフートピン11）回りおよび他の関節部（アーム先端ピン13）回りの荷重無し状態でのモーメントＭbmi，Ｍbkiを演算し、また、基準の関節部（ブームフートピン11）回りおよび他の関節部（アーム先端ピン13）回りに設けられた基準の流体圧シリンダ（ブームシリンダ７）および他の流体圧シリンダ（バケットシリンダ９）のシリンダ圧（ヘッド圧Ｐbmh，Ｐbkh、ロッド圧Ｐbmr，Ｐbkr）から演算した推力と、基準の関節部（ブームフートピン11）および他の関節部（アーム先端ピン13）における関節角（ブーム角α、バケット角γ）とから、基準の関節部（ブームフートピン11）回りおよび他の関節部（アーム先端ピン13）回りの荷重有り状態でのモーメントＭbma，Ｍbkaを演算し、そして、基準の関節部（ブームフートピン11）回りの荷重有り状態でのモーメントＭbmaと荷重無し状態でのモーメントＭbmiとの差より、基準の関節部（ブームフートピン11）回りの荷重によるモーメントΔＭbmを演算し、同様に、他の関節部（アーム先端ピン13）回りの荷重有り状態でのモーメントＭbkaと荷重無し状態でのモーメントＭbkiとの差より、他の関節部（アーム先端ピン13）回りの荷重によるモーメントΔＭbkを演算し、そして、基準の関節部（ブームフートピン11）回りの荷重によるモーメントΔＭbmと、他の関節部（アーム先端ピン13）回りの荷重によるモーメントΔＭbkとの差を、基準の関節部（ブームフートピン11）から他の関節部（アーム先端ピン13）までの各関節角（ブーム角α、アーム角β）から演算された水平距離（Ｌ1）で割ることで吊上げ荷重Ｗを演算するので、スクラップなどの金属塊すなわち荷Ｓがマグネット４のどの位置に吸着されても、またマグネット４がどの角度に傾いても、荷Ｓの吸着位置やマグネット４の傾きとは関係無く高い荷重測定精度を確保できるとともに、従来のように常に荷重がかかるピン結合部にロードセルを設ける必要がなく耐久性に優れた荷重測定方法を提供できる。

また、流体圧シリンダ（ブームシリンダ７、バケットシリンダ９）の推力にバンドパスフィルタ26によりフィルタ処理を行って交流成分を除くことで、変動成分を除去するので、推力の直流成分のみにより安定した荷重測定を行なうことができる。

さらに、マグネットスイッチ22のオン状態で演算した吊上げ荷重Ｗから、直前のマグネットスイッチ22のオフ状態で演算した吊上げ荷重であるゼロ点誤差ΔＷを引いた値をゼロ点補正された吊上げ荷重Ｗoutとすることで、すなわちマグネット励磁直前の荷重データでゼロ点補正を行うので、荷重測定精度を向上できる。

なお、図示された実施の形態では、ブームフートピン11回りのモーメントΔＭbmとアーム先端ピン13回りのモーメントΔＭbkから吊上げ荷重Ｗを演算しているが、本発明は、同様の考えでブームフートピン11回りのモーメントΔＭbmとブーム先端ピン12回りのモーメントから吊上げ荷重Ｗを演算することもできる。このとき、他の流体圧シリンダとしてはアームシリンダ８が、他の関節部としてはブーム先端ピン12が用いられる。

さらに、図示された実施の形態では、作業装置の最も先端側に位置する荷の積載部をマグネット４としたが、この荷の積載部としてはバケットなどにも適用できる。すなわち、掘削用のバケットにおいても、荷としての土などのバケット内付着位置が一定でない場合もあり、このような場合にも本発明を適用できる。

本発明の荷重測定方法の一実施の形態を示すフローチャートである。 同上荷重測定方法が適用される作業機械の構成および検出器の取付位置を示す説明図である。 同上荷重測定方法を実施するための荷重測定装置の構成を示すブロック図である。 同上荷重測定方法の演算理論を説明するための説明図である。 同上荷重測定方法におけるシリンダ推力演算方法を示すブロック図である。 同上荷重測定方法における累積荷重演算方法を示すフローチャートである。 従来の荷重測定方法に用いられる作業機械の構成および検出器の取付位置を示す説明図である。

符号の説明

３ 作業装置としてのフロント作業装置
４ 可動部材としてのマグネット
５ 可動部材としてのブーム
６ 可動部材としてのアーム
７ 基準の流体圧シリンダとしてのブームシリンダ
９ 他の流体圧シリンダとしてのバケットシリンダ
11，12，13 複数の関節部としてのピン
11 基準の関節部としてのブームフートピン
13 他の関節部としてのアーム先端ピン
22 マグネットスイッチ
26 バンドパスフィルタ
Ｓ 荷
α 関節角としてのブーム角
β 関節角としてのアーム角
γ 関節角としてのバケット角
Ｍbmi 基準の関節部回りの荷重無し状態でのモーメント
Ｍbki 他の関節部回りの荷重無し状態でのモーメント
Ｍbma 基準の関節部回りの荷重有り状態でのモーメント
Ｍbka 他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメント
ΔＭbm 基準の関節部回りの荷重によるモーメント
ΔＭbk 他の関節部回りの荷重によるモーメント
Ｌ1 水平距離
Ｗ 吊上げ荷重
ΔＷ ゼロ点誤差
Ｗout ゼロ点補正された吊上げ荷重

Claims (4)

1. 複数の可動部材を複数の関節部により連結した作業装置の最も先端側の可動部材を荷の積載部とし、この積載部により積載した荷の荷重を演算する荷重測定方法であって、
   複数の関節部において検出された各関節角、各可動部材の重量および重心位置データから、作業装置の最も基端側に位置する基準の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントと、基準の関節部より先端側に位置する他の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントとを演算し、
   基準の関節部回りに設けられた基準の流体圧シリンダのシリンダ圧から演算した推力と、基準の関節部における関節角とから、基準の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントを演算し、
   他の関節部回りに設けられた他の流体圧シリンダのシリンダ圧から演算した推力と、他の関節部における関節角とから、他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントを演算し、
   基準の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと、基準の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントとの差より、基準の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、
   他の関節部回りの荷重有り状態でのモーメントと、他の関節部回りの荷重無し状態でのモーメントとの差より、他の関節部回りの荷重によるモーメントを演算し、
   基準の関節部回りの荷重によるモーメントと、他の関節部回りの荷重によるモーメントとの差を、基準の関節部から他の関節部までの各関節角から演算された水平距離で割ることで吊上げ荷重を演算する
   ことを特徴とする荷重測定方法。
2. 荷の積載部は、励磁されたときに荷を磁気的に吸着するマグネットである
   ことを特徴とする請求項１記載の荷重測定方法。
3. 流体圧シリンダの推力の交流成分をバンドパスフィルタにより除いて、その推力の直流成分を演算した
   ことを特徴とする請求項１または２記載の荷重測定方法。
4. オン状態によりマグネットを励磁するとともにオフ状態によりマグネットを励磁解除するマグネットスイッチのオフ状態で演算した吊上げ荷重をゼロ点誤差とみなし、
   直後のマグネットスイッチのオン状態で演算した吊上げ荷重からゼロ点誤差を引いた値をゼロ点補正された吊上げ荷重とする
   ことを特徴とする請求項２または３記載の荷重測定方法。

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