JP2010249586A - Working machine, and device for measuring force of the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost device for measuring the force of a working machine, accurately measuring the force regardless of the attitude of the working machine or the direction of the force. <P>SOLUTION: The device includes: a link mechanism 18 having a first link 16 attached to an attachment 23 via a rotation shaft 44 and a second link 17 bridged over the end of the first link and an arm 12; an attachment cylinder 15 attached to the link mechanism via a rotation shaft 45; a two-axial force detection device 42b provided to a rotation shaft 42 and detecting the forces in two axial directions orthogonal to each other; a one-axial force detection device 44b fixed to the first link to rotate integrally with the first link and detecting the force in one axial direction; angle sensors 40a, 41a, 42a detecting the attitude of the attachment; and an arithmetic unit 60 operating the force acting on the attachment based on the detection values from the two-axial force detection device, the one-axial force detection device and the angle sensors. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、作業機械と、そのアタッチメントに作用する力を計測する作業機械の力計測装置に関する。   The present invention relates to a work machine and a force measuring device for the work machine that measures a force acting on the attachment.

構造物解体工事、廃棄物解体工事、土木建設工事等に使用される作業機械として、下部走行体の上部に上部作業体を取り付け、この上部作業体に多関節型の作業装置(作業フロント)を上下揺動自在に取り付けたものが知られている。このような作業機械には、ブーム及びアームを有する作業装置を上下揺動自在に上部作業体に連結し、アームの先端にアタッチメント(例えば、グラップル、バケット、ブレーカ、クラッシャ等)を装着したものがある。   As a work machine used for structural demolition work, waste demolition work, civil engineering construction work, etc., an upper work body is attached to the upper part of the lower traveling body, and an articulated work device (work front) is attached to this upper work body. The one that can be swung up and down is known. In such a working machine, a working device having a boom and an arm is connected to an upper working body so as to swing up and down, and an attachment (for example, a grapple, a bucket, a breaker, a crusher, etc.) is attached to the tip of the arm. is there.

ところで、このようなアタッチメントを用いて作業を行う場合には、積載量の変化、慣性力の発生、構造物との接触等に伴って、アタッチメントに加わる力が変化する。このような条件の下、操作者や作業管理者に作業状態、作業処理量等を通知したり、作業機械の制御を行うために、アタッチメントに加わる力を正確に計測することが求められている。   By the way, when an operation is performed using such an attachment, the force applied to the attachment changes in accordance with a change in load, generation of inertial force, contact with a structure, and the like. Under these conditions, it is required to accurately measure the force applied to the attachment in order to notify the operator and work manager of the work state, work throughput, etc., and to control the work machine. .

このような要求に対し、例えば、アームとアタッチメントを連結するピン(アーム側ピン)と、リンクとアタッチメントを連結するピン(リンク側ピン)のそれぞれに、互いに直交する2軸方向の力を検出できる2軸力検出装置を設け、この2軸力検出装置で2つのピンにかかる荷重の大きさと方向を検出することによりアタッチメント積載物の荷重検出を図ったものがある(特開2002−277311号公報等参照)。   In response to such a request, for example, it is possible to detect forces in two axial directions orthogonal to each other of a pin (arm side pin) that connects the arm and the attachment and a pin (link side pin) that connects the link and the attachment. There is a biaxial force detection device that detects the load on the attachment load by detecting the magnitude and direction of the load applied to the two pins with this biaxial force detection device (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-277311). Etc.).

また、作業装置の先端部(アームの先端部)とアタッチメントとの間に介在板を設け、この介在板とアタッチメントを連結するピンに2軸力検出装置を設け、介在板において2軸力検出装置に対する遠近方向に長穴を設け、この長穴に嵌合体を摺動可能に嵌合させ、この嵌合体とアタッチメントとの連結部に1軸方向の力を検出できる1軸力検出装置を設け、2軸力検出装置と1軸力検出装置を利用してアタッチメント積載物の荷重検出を図ったものがある(特開2006−112827号公報等参照)。   Also, an interposition plate is provided between the tip of the working device (the tip of the arm) and the attachment, and a biaxial force detection device is provided on a pin connecting the interposition plate and the attachment. Provided with a uniaxial force detecting device capable of detecting a force in one axial direction at a connecting portion between the fitting body and the attachment. There is one in which a load of an attachment load is detected using a two-axis force detection device and a one-axis force detection device (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-112827).

特開2002−277311号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-277311 特開2006−112827号公報JP 2006-1112827 A

特開2002−277311号公報に記載されている前者の技術は、上記のように2つの2軸力検出装置を準備する必要があるため、製造コストや計測精度が課題となる。さらに、2つの2軸力検出装置が出力する4軸分の検出信号を処理する必要があるため、4つの検出信号(すなわち4チャンネル分の検出信号)を増幅可能な増幅器を用意するコストも課題となる。   The former technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-277311 needs to prepare two biaxial force detection devices as described above, and thus manufacturing cost and measurement accuracy are problems. Furthermore, since it is necessary to process the detection signals for four axes output from the two two-axis force detection devices, the cost of preparing an amplifier capable of amplifying four detection signals (that is, detection signals for four channels) is also a problem. It becomes.

一方、特開2006−112827号公報に記載されている後者の技術では、作業装置(アーム)の先端に新たな機構部材である介在板や嵌合体等を設ける必要がある。そのため、これら部材によるコストの増加や、作業装置先端の重量増加に伴う作業能力の低下等が課題となる。   On the other hand, in the latter technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-112827, it is necessary to provide an interposition plate, a fitting body, or the like as a new mechanism member at the tip of the working device (arm). Therefore, the increase in the cost by these members, the fall of the work capability accompanying the increase in the weight of the front-end | tip of a working apparatus, etc. become problems.

さらに、実際の作業を鑑みると、アタッチメントを用いた作業中には、重力のみならず、慣性力や構造物との接触力等が発生するため、アタッチメントに加わる力の方向は時々刻々と変化する。そのため、力計測装置はあらゆる方向の力を計測可能である必要がある。   Furthermore, considering the actual work, during work using the attachment, not only gravity but also inertial force, contact force with the structure, etc. are generated, so the direction of the force applied to the attachment changes every moment. . Therefore, the force measuring device needs to be able to measure forces in all directions.

本発明の目的は、作業装置の姿勢や力の方向によらない高精度の力計測が可能で、低コストの作業機械の力計測装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a low-cost force measuring device for a work machine that can measure force with high accuracy regardless of the posture of the working device and the direction of force.

本発明は、上記目的を達成するために、下部走行体と、この下部走行体の上部に取り付けられた上部作業体と、この上部作業体に揺動自在に取り付けられた作業装置と、この作業装置の先端に回動軸を介して取り付けられたアタッチメントとを備える作業機械の力計測装置において、一方側の端部において回動軸を介して前記アタッチメントに取り付けられた第1リンク、この第1リンクの他方側の端部と前記作業装置との間に架け渡された第2リンクを有するリンク機構と、このリンク機構に回動軸を介して取り付けられ、伸縮することで前記アタッチメントを回動させるアタッチメントシリンダと、前記作業装置に前記アタッチメントを取り付けるための前記回動軸に設けられ、互いに直交する2軸方向の力を検出する2軸力検出装置と、前記第1リンクと一体となって回転するように前記第1リンクに対して固定され、1軸方向の力を検出する1軸力検出装置と、前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記2軸力検出装置、前記1軸力検出装置、及び前記姿勢検出装置からの検出値に基づいて、前記アタッチメントに作用する力を演算する演算装置とを備えるものとする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a lower traveling body, an upper working body attached to the upper portion of the lower traveling body, a working device swingably attached to the upper working body, and the work A force measuring device for a working machine comprising an attachment attached to the tip of the device via a rotation shaft, a first link attached to the attachment via a rotation shaft at one end, this first link A link mechanism having a second link spanned between the other end of the link and the working device, and is attached to the link mechanism via a rotation shaft, and the attachment is rotated by extending and contracting. An attachment cylinder, and a biaxial force detection device that is provided on the rotation shaft for attaching the attachment to the working device and detects forces in two axial directions perpendicular to each other. A uniaxial force detection device that is fixed to the first link so as to rotate integrally with the first link and detects a force in a uniaxial direction; an attitude detection device that detects the orientation of the attachment; An arithmetic device that calculates a force acting on the attachment based on detection values from the biaxial force detection device, the uniaxial force detection device, and the posture detection device is provided.

本発明によれば、2つの力検出装置のうち一方を1軸力検出装置とすることができ、また、その場合に新たな機構部材を追加することもないので、低コストで高精度の力計測が可能な作業機械の力計測装置を提供することができる。   According to the present invention, one of the two force detection devices can be a uniaxial force detection device, and a new mechanism member is not added in that case. It is possible to provide a force measuring device for a work machine capable of measuring.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施の形態である力計測装置を備えた作業機械の概略図である。
この図に示す作業機械1は、地面と接して走行する下部走行体2と、作業装置6が取り付けられた上部作業体3を主に備えている。
FIG. 1 is a schematic view of a work machine provided with a force measuring device according to a first embodiment of the present invention.
The work machine 1 shown in this figure mainly includes a lower traveling body 2 that travels in contact with the ground and an upper working body 3 to which a working device 6 is attached.

下部走行体2は、いわゆるクローラ式のものであり、地面に接する履体201と、履体を駆動する駆動輪202と、履体によって回転される従動輪203と、これらを支持する構造物204等で構成されている。なお、下部走行体2は、複数の車輪を備えたいわゆるホイール式で構成しても勿論良い。   The lower traveling body 2 is of a so-called crawler type, and is a footwear 201 in contact with the ground, a drive wheel 202 that drives the footwear, a driven wheel 203 that is rotated by the footwear, and a structure 204 that supports these. Etc. Of course, the lower traveling body 2 may be configured as a so-called wheel type having a plurality of wheels.

上部作業体3は、下部走行体2の上部に取り付けられている。本実施の形態の作業機械1は油圧ショベルであり、上部作業体3は下部走行体2と旋回装置(図示せず)を介して旋回可能に連結されているが、旋回装置を介することなく下部走行体2に取り付けても良い。   The upper working body 3 is attached to the upper part of the lower traveling body 2. The working machine 1 according to the present embodiment is a hydraulic excavator, and the upper working body 3 is connected to the lower traveling body 2 via a swivel device (not shown) so as to be able to swivel. You may attach to the traveling body 2. FIG.

作業装置(作業フロント)6は、上部作業体3に揺動自在に取り付けられている。作業装置6の先端(後述のアーム12の先端)には、回動軸42を介して回動自在にアタッチメント23が取り付けられている。本実施の形態における作業装置6は、回動軸40を介して上部作業体3に回動自在に取り付けられたブーム10と、回動軸41を介してブーム10に回動自在に取り付けられたアーム12を有しており、アーム12の先端には回動軸(アーム側ピン)42を介してアタッチメント23が取り付けられている。   The work device (work front) 6 is swingably attached to the upper work body 3. An attachment 23 is attached to the distal end of the working device 6 (the distal end of an arm 12 described later) via a rotation shaft 42 so as to be rotatable. The working device 6 according to the present embodiment is rotatably attached to the boom 10 via a rotating shaft 41 and a boom 10 that is rotatably attached to the upper working body 3 via a rotating shaft 40. An arm 12 is provided, and an attachment 23 is attached to the tip of the arm 12 via a rotation shaft (arm side pin) 42.

アタッチメント23には回動軸(リンク側ピン)44を介してリンク機構18が取り付けられており、リンク機構18には回動軸45を介してアタッチメントシリンダ15のロッド側の端部が取り付けられている。アタッチメントシリンダ15は油圧シリンダであり、伸縮することでアタッチメント23を回動軸42を中心に回動させる。図1に示した作業機械1には、アタッチメント23として、バケットが取り付けられているが、この他にも、グラップル、カッタ、ブレーカ、マグネット等の作業具を作業に応じて取付けても良い。   A link mechanism 18 is attached to the attachment 23 via a rotation shaft (link side pin) 44, and an end portion on the rod side of the attachment cylinder 15 is attached to the link mechanism 18 via a rotation shaft 45. Yes. The attachment cylinder 15 is a hydraulic cylinder, and rotates the attachment 23 around the rotation shaft 42 by expanding and contracting. In the work machine 1 shown in FIG. 1, a bucket is attached as the attachment 23. In addition to this, a work tool such as a grapple, a cutter, a breaker, or a magnet may be attached according to work.

図2は図1の作業機械におけるアタッチメント23周辺部の詳細図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する(後の図も同様とする)。   FIG. 2 is a detailed view of the periphery of the attachment 23 in the work machine of FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the previous figure, and description is abbreviate | omitted (the following figure is also the same).

この図に示すリンク機構18は、アタッチメントシリンダ15におけるロッド側の先端部とアタッチメント23の間に架け渡された第1リンク16と、アタッチメントシリンダ15におけるロッド側の先端部とアーム12の間に架け渡された第2リンク17を有している。   The link mechanism 18 shown in this figure includes a first link 16 that spans between the rod-side tip of the attachment cylinder 15 and the attachment 23, and a rod-side tip of the attachment cylinder 15 and the arm 12. It has the second link 17 passed.

第1リンク16は、一方側の端部において回動軸44を介してアタッチメント23と回動可能に取り付けられており、他方側の端部において回動軸45を介してアタッチメントシリンダ15と回動可能に取り付けられている。また、第2リンク17は、一方側の端部において回動軸46を介してアーム12と回動可能に取り付けられており、他方側の端部において回動軸45を介してアタッチメントシリンダ15と回動可能に取り付けられている。   The first link 16 is pivotally attached to the attachment 23 via a pivot shaft 44 at one end, and pivots to the attachment cylinder 15 via a pivot shaft 45 at the other end. It is attached as possible. Further, the second link 17 is rotatably attached to the arm 12 via a rotation shaft 46 at one end portion and is attached to the attachment cylinder 15 via a rotation shaft 45 at the other end portion. It is pivotally attached.

なお、本実施の形態では、第1リンク16と第2リンク17の2つのリンクによってリンク機構18を構成したが、この他にも、例えば、アタッチメントシリンダ15のロッド側の先端部と回動軸45の間に第3リンクを架け渡し、さらにアタッチメントシリンダ15のロッド側の先端部とアーム12の間に第4リンクを架け渡すことで、4つのリンク(すなわち、第1リンク〜第4リンク)によってリンク機構18を構成しても良い。さらに、4つより多くのリンクによってリンク機構18を構成しても良い。   In the present embodiment, the link mechanism 18 is configured by the two links of the first link 16 and the second link 17, but in addition to this, for example, the tip end portion on the rod side of the attachment cylinder 15 and the rotation shaft The fourth link is bridged between 45, and the fourth link is bridged between the tip of the rod side of the attachment cylinder 15 and the arm 12, so that four links (that is, the first link to the fourth link) are provided. The link mechanism 18 may be configured as described above. Further, the link mechanism 18 may be configured by more than four links.

ここで図1に戻る。図1に示す作業機械1は、アタッチメント23の姿勢を検出する姿勢検出装置として、ブーム角度センサ40aと、アーム角度センサ41aと、アタッチメント角度センサ42aを有している。ブーム角度センサ40aは、上部作業体3に対するブーム10の回転角度(相対角度)を検出するもので、上部作業体3とブーム10の回動軸40に設けられている。アーム角度センサ41aは、ブーム10に対するアーム12の回転角度(相対角度)を検出するもので、ブーム10とアーム12の回動軸41に設けられている。アタッチメント角度センサ42aは、アーム12に対するアタッチメント23の回転角度(相対角度)を検出するもので、アーム12とアタッチメント23の回動軸42に設けられている。本実施の形態では、ブーム角度センサ40a、アーム角度センサ41a、及びアタッチメント角度センサ42aの検出値に基づいて、演算装置60(後述の図3参照)が水平面に対するアタッチメント23の姿勢の絶対角度θ(対地角度)(図4参照)を算出している。   Returning now to FIG. The work machine 1 shown in FIG. 1 includes a boom angle sensor 40a, an arm angle sensor 41a, and an attachment angle sensor 42a as a posture detection device that detects the posture of the attachment 23. The boom angle sensor 40 a detects the rotation angle (relative angle) of the boom 10 with respect to the upper working body 3, and is provided on the upper working body 3 and the pivot shaft 40 of the boom 10. The arm angle sensor 41 a detects the rotation angle (relative angle) of the arm 12 with respect to the boom 10, and is provided on the pivot shaft 41 of the boom 10 and the arm 12. The attachment angle sensor 42 a detects the rotation angle (relative angle) of the attachment 23 with respect to the arm 12, and is provided on the rotation shaft 42 of the arm 12 and the attachment 23. In the present embodiment, based on the detection values of the boom angle sensor 40a, the arm angle sensor 41a, and the attachment angle sensor 42a, the computing device 60 (see FIG. 3 to be described later) determines the absolute angle θ of the attitude of the attachment 23 with respect to the horizontal plane ( The angle to the ground (see FIG. 4) is calculated.

ここで、回動軸42及び回動軸44について詳述する。
回動軸(アーム側ピン)42には、互いに直交する2軸方向の力を検出する2軸力検出装置42bが設けられており、回動軸42はいわゆるピン型ロードセルとして機能している。ピン型ロードセルとは、円筒状のピン(回動軸42,44)における力検出方向に対応する面にひずみ検出手段(例えば、ひずみゲージや、ひずみセンサ等)を取り付けて構成したもので、そのひずみ検出手段に発生するひずみを計測することでピン(回動軸42,44)に加わるせん断力の大きさを検出するものである。回動軸42では、上記のように互いに直交する2軸方向の力を検出するため、少なくとも互いに直交する2面にそれぞれひずみ検出手段を取り付ける必要がある。しかし、2軸力検出装置42bの計測精度を向上させる場合にはさらに多くのひずみ検出手段を取り付けてもよい。なお、本実施の形態の回動軸42は、アタッチメント23と一体となって回転するようにアタッチメント23に対して固定されているが、アーム12と一体となって回転するようにアーム12に対して固定しても良い。
Here, the rotation shaft 42 and the rotation shaft 44 will be described in detail.
The rotation shaft (arm-side pin) 42 is provided with a biaxial force detection device 42b that detects forces in two axial directions orthogonal to each other, and the rotation shaft 42 functions as a so-called pin type load cell. A pin type load cell is configured by attaching strain detection means (for example, a strain gauge, a strain sensor, etc.) to a surface corresponding to a force detection direction of a cylindrical pin (rotating shafts 42, 44). The magnitude of the shearing force applied to the pins (rotating shafts 42 and 44) is detected by measuring the strain generated in the strain detecting means. In the rotating shaft 42, in order to detect forces in two axial directions orthogonal to each other as described above, it is necessary to attach strain detecting means to at least two surfaces orthogonal to each other. However, in order to improve the measurement accuracy of the biaxial force detection device 42b, more strain detection means may be attached. Although the rotation shaft 42 of the present embodiment is fixed to the attachment 23 so as to rotate integrally with the attachment 23, the rotation shaft 42 corresponds to the arm 12 so as to rotate integrally with the arm 12. May be fixed.

回動軸(リンク側ピン)44には、1軸方向の力を検出する1軸力検出装置44bが設けられており、回動軸44も回動軸42同様にピン型ロードセルとして機能している。本実施の形態で1軸力検出装置44bが検出する力の方向は、回動軸44と回動軸45を結んだ線分の方向(以下において、「第1リンク16の長手方向」と称することがある)である。そのため、1軸力検出装置44bは、第1リンクの姿勢に関わらず、第1リンク16の長手方向の力を常に検出可能なように構成する必要がある。そこで、本実施の形態では、1軸力検出装置44bが設けられた回動軸44を第1リンク16に対して固定している。このように回動軸44を第1リンク16に対して固定すると、1軸力検出装置44bは第1リンク16と一体となって回転するので、力検出方向を第1リンクの長手方向と常に一致させることができる。なお、回動軸44を第1リンク16に固定する具体的な方法としては、例えば、回動軸44及び第1リンク16を貫通する貫通孔を設け、その貫通孔にピンを嵌合するものがある。   The rotating shaft (link side pin) 44 is provided with a uniaxial force detecting device 44b for detecting a force in one axial direction, and the rotating shaft 44 functions as a pin type load cell like the rotating shaft 42. Yes. In this embodiment, the direction of the force detected by the uniaxial force detection device 44b is the direction of the line segment connecting the rotation shaft 44 and the rotation shaft 45 (hereinafter, referred to as “longitudinal direction of the first link 16”). There are things). Therefore, the uniaxial force detection device 44b needs to be configured so that the force in the longitudinal direction of the first link 16 can always be detected regardless of the attitude of the first link. Therefore, in the present embodiment, the rotation shaft 44 provided with the uniaxial force detection device 44 b is fixed to the first link 16. When the rotation shaft 44 is fixed to the first link 16 in this way, the uniaxial force detection device 44b rotates integrally with the first link 16, so that the force detection direction is always the same as the longitudinal direction of the first link. Can be matched. In addition, as a specific method of fixing the rotation shaft 44 to the first link 16, for example, a through hole that penetrates the rotation shaft 44 and the first link 16 is provided, and a pin is fitted into the through hole. There is.

図3は本発明の第1の実施の形態である力計測装置の概略構成図である。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the force measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.

この図に示す力計測装置は、2軸力検出装置42bと、1軸力検出装置44bと、ブーム角度センサ40aと、アーム角度センサ41aと、アタッチメント角度センサ42aと、増幅器64と、演算装置60と、表示装置61を備えている。   The force measuring device shown in this figure includes a biaxial force detector 42b, a uniaxial force detector 44b, a boom angle sensor 40a, an arm angle sensor 41a, an attachment angle sensor 42a, an amplifier 64, and an arithmetic device 60. And a display device 61.

増幅器64は、2軸力検出装置42bから出力される2軸方向分の検出信号42bx,42by(後述の図4における力Fax’および力Fay’の検出信号に対応)と、1軸力検出装置44bから出力される1軸方向分の検出信号44bx(後述の図4における力Flの検出信号に対応)を増幅するもので、2軸力検出装置42b及び1軸力検出装置44bと接続されている。増幅器64で増幅された検出信号42bx,42by,44bxは、演算装置60に出力される。   The amplifier 64 includes detection signals 42bx, 42by (corresponding to detection signals for force Fax 'and force Fay' in FIG. 4 described later) output from the biaxial force detection device 42b and a uniaxial force detection device. Amplifying a detection signal 44bx (corresponding to a detection signal of force Fl in FIG. 4 described later) for one axis direction output from 44b, and connected to the two-axis force detection device 42b and the one-axis force detection device 44b. Yes. The detection signals 42bx, 42by, 44bx amplified by the amplifier 64 are output to the arithmetic unit 60.

演算装置60は、増幅器64及び角度センサ40a,41a,42aと接続されており、中央処理装置(CPU)(図示せず)及び記憶装置(図示せず)を有している。演算装置60は、角度センサ40a,41a,42aから検出信号に基づいてアタッチメント23の姿勢を検出しながら、力検出装置42b,44bからの検出信号42bx,42by,44bxに基づいてアタッチメント23に加わる力Fの大きさと方向を算出する。   The arithmetic device 60 is connected to the amplifier 64 and the angle sensors 40a, 41a, 42a, and has a central processing unit (CPU) (not shown) and a storage device (not shown). The computing device 60 detects the posture of the attachment 23 based on the detection signals from the angle sensors 40a, 41a, 42a, and applies force to the attachment 23 based on the detection signals 42bx, 42by, 44bx from the force detection devices 42b, 44b. The size and direction of F are calculated.

表示装置61は、演算装置60と接続されており、演算装置60が算出した力Fの大きさと方向を表示するものである。   The display device 61 is connected to the calculation device 60 and displays the magnitude and direction of the force F calculated by the calculation device 60.

次に、図4を用いて演算装置60で行われる具体的な演算方法について説明する。
図4は、本発明の第1の実施の形態におけるアタッチメント23に加わる力Fと、2軸力検出装置42bで検出される力Faと、1軸力検出装置44bで検出される力Flとの関係図である。
Next, a specific calculation method performed by the calculation device 60 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows the force F applied to the attachment 23, the force Fa detected by the biaxial force detection device 42b, and the force Fl detected by the uniaxial force detection device 44b in the first embodiment of the present invention. It is a relationship diagram.

この図に示すように、まず、基準座標系として、作業機械1の前後方向にX軸を、鉛直方向にY軸を設定する。また、アタッチメント23の座標系(アタッチメント座標系)として、回動軸42と回動軸44を結ぶ線分の方向にx’軸を、このx’軸に対して垂直な方向にy’軸を設定する。ここで、アタッチメント23における点P23に力Fが作用したとき、回動軸42には力Faが、回動軸44に力Flが作用したとする。   As shown in this figure, first, as a reference coordinate system, the X axis is set in the front-rear direction of the work machine 1 and the Y axis is set in the vertical direction. Further, as a coordinate system of the attachment 23 (attachment coordinate system), an x ′ axis is set in a direction of a line segment connecting the rotary shaft 42 and the rotary shaft 44, and a y ′ axis is set in a direction perpendicular to the x ′ axis. Set. Here, it is assumed that when the force F acts on the point P23 in the attachment 23, the force Fa acts on the rotating shaft 42 and the force Fl acts on the rotating shaft 44.

このとき、アタッチメント23に固定されている2軸力検出装置42bは、回動軸42に作用する力Faを、x’軸方向の力Fax’と、y’軸方向の力Fay’として検出する。そして、2軸力検出装置42bは、力Fax’の検出値を検出信号42bxとして、力Fay’の検出値を検出信号42byとして、増幅器64を介して演算装置60に出力する。 At this time, two-axis force detection device 42b which is fixed to the attachment 23, the force Fa acting on the pivot shaft 42, and x 'axial force Fa x', as y 'axial force Fa y' To detect. Then, the biaxial force detection device 42b outputs the detection value of the force Fa x ′ as the detection signal 42bx and the detection value of the force Fa y ′ as the detection signal 42by to the arithmetic device 60 via the amplifier 64.

一方、第1リンク16に固定されている1軸力検出装置44bは、回動軸44に作用する力Flを、第1リンク16の長手方向に作用する力Flとして検出する。そして、1軸力検出装置44bは、力Flの検出値を検出信号44bxとして増幅器64を介して演算装置60に出力する。   On the other hand, the uniaxial force detection device 44 b fixed to the first link 16 detects the force Fl acting on the rotating shaft 44 as the force Fl acting on the longitudinal direction of the first link 16. Then, the uniaxial force detection device 44b outputs the detection value of the force Fl as a detection signal 44bx to the arithmetic device 60 via the amplifier 64.

ここで、演算装置60は、アタッチメント角度センサ42aの検出値に基づいて、第1リンク16とx’軸のなす角αを算出する。この角度αの具体的な算出方法としては、4つの回動軸42,44,45,46を頂点とする四角形の各辺の長さ(各辺の長さは各回動軸42,44,45,46の距離として予め判明している)と、その四角形において回動軸42が形成する頂点の角度(すなわち、アタッチメント角度センサ42aの検出値)を利用してαを算出するものがある。そして、演算装置60は、アタッチメント23に作用する力Fのx’軸方向成分Fx’およびy’軸方向成分Fy’を、Fax’,Fay’,Fl,αを用いて、下記式(1)から算出する。 Here, the computing device 60 calculates the angle α formed by the first link 16 and the x ′ axis based on the detection value of the attachment angle sensor 42a. As a specific method of calculating the angle α, the length of each side of a quadrangle having four pivot shafts 42, 44, 45, 46 as apexes (the length of each side is the respective pivot shafts 42, 44, 45). , 46 in advance) and α is calculated using the angle of the apex formed by the rotation shaft 42 in the quadrangle (that is, the detected value of the attachment angle sensor 42a). Then, the arithmetic unit 60, the x 'axis direction component F x' of the force F and y 'axial component F y' acting on the attachment 23, with Fa x ', Fa y', Fl, alpha, following Calculated from equation (1).

Figure 2010249586
Figure 2010249586

また、演算装置60は、水平面(X軸)に対するアタッチメント23の角度θ(X軸とx’軸がなす角)を、ブーム角度センサ40a、アーム角度センサ41a、及びアタッチメント角度センサ42a(姿勢検出装置)の検出値に基づいて算出する。そして、演算装置60は、アタッチメント23に加わる力FのX軸方向成分FとY軸方向成分Fを、上記のθと式(1)から算出されたFx’,Fy’を用いて、下記式(2)を利用して算出する。これにより、演算装置60は、アタッチメント23に作用する力Fの大きさと方向を算出することができる。 Further, the arithmetic device 60 determines the angle θ of the attachment 23 (the angle formed by the X axis and the x ′ axis) with respect to the horizontal plane (X axis), the boom angle sensor 40a, the arm angle sensor 41a, and the attachment angle sensor 42a (attitude detection device). ) Based on the detected value. The arithmetic device 60 uses the X-axis direction component F X and the Y-axis direction component F Y of the force F applied to the attachment 23 by using the above θ and F x ′ and F y ′ calculated from the equation (1). Then, it is calculated using the following formula (2). Thereby, the arithmetic unit 60 can calculate the magnitude and direction of the force F acting on the attachment 23.

Figure 2010249586
Figure 2010249586

次に本実施の形態の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.

本実施の形態におけるアタッチメント23は、回動軸42および回動軸44を介して作業装置6と連結されているため、回動軸42に作用する力Faと回動軸44に作用する力Flの和は、アタッチメント23に加わる力Fとつりあう。また、アタッチメント23はリンク機構18を介してアタッチメントシリンダ15と接続されており、回動軸44に作用する力Flによってリンク機構18の姿勢が決定されている。つまり、本実施の形態における第1リンク16の長手方向は、回動軸44に作用する力Flの方向と常に一致する。   Since the attachment 23 in the present embodiment is connected to the work device 6 via the rotation shaft 42 and the rotation shaft 44, the force Fa acting on the rotation shaft 42 and the force Fl acting on the rotation shaft 44 are connected. Is balanced with the force F applied to the attachment 23. The attachment 23 is connected to the attachment cylinder 15 via the link mechanism 18, and the posture of the link mechanism 18 is determined by the force Fl acting on the rotation shaft 44. That is, the longitudinal direction of the first link 16 in the present embodiment always coincides with the direction of the force Fl acting on the rotation shaft 44.

このことを受け、本実施の形態の作業機械の力計測装置は、第1リンク16に固定された1軸力検出装置44bを備えており、この1軸力検出装置44bは第1リンク16と一体となって回転する。このように1軸力検出装置44bを設けると、1軸力検出装置44bの力検出方向と第1リンク16の長手方向を常に一致させることができるので、回動軸44に1軸力検出装置44bを設けるだけで力Flを計測することができる。   In response to this, the force measuring device for the working machine according to the present embodiment includes a uniaxial force detecting device 44b fixed to the first link 16, and the uniaxial force detecting device 44b is connected to the first link 16 and the first link 16. Rotate together. When the uniaxial force detection device 44b is provided in this way, the force detection direction of the uniaxial force detection device 44b and the longitudinal direction of the first link 16 can always coincide with each other. The force Fl can be measured only by providing 44b.

すなわち、特開2002−277311号公報に記載の技術では、2つの回動軸42及び回動軸44にそれぞれ2軸力検出装置を取り付ける必要があったが、本実施の形態によれば、回動軸44側を1軸力検出装置44bとすることができるので、力検出装置に必要なコストを低減することができる。また、これにより、増幅すべき検出信号の数が1つ減少するので、従来よりも価格が低廉な増幅器64を利用することができ、これによる更なるコスト削減を図ることができる。さらに、演算装置60において演算処理すべき検出信号の数も同様に減少するので、干渉に伴う誤差が少なくなり、力計測の精度を向上することができる。   That is, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-277711, it is necessary to attach a two-axis force detection device to each of the two rotation shafts 42 and 44, but according to the present embodiment, Since the moving shaft 44 side can be used as the uniaxial force detection device 44b, the cost required for the force detection device can be reduced. In addition, this reduces the number of detection signals to be amplified by one, so that it is possible to use the amplifier 64 that is less expensive than the conventional one, thereby further reducing cost. Furthermore, since the number of detection signals to be subjected to arithmetic processing in the arithmetic device 60 is similarly reduced, errors due to interference are reduced, and the accuracy of force measurement can be improved.

また、本実施の形態の力計測装置は、1軸力検出装置44bを利用するに際して、特開2006−112827号公報に記載の技術のように付加的な機構部材を必要としない。そのため、当該機構部材によるコストの増加や、作業装置6の先端の重量増加に伴う作業能力低下等といった問題は生じない。また、本実施の形態は、当該機構部材を必要としないため、既存の作業機械に多少の改造を加えるだけで適用可能となることも大きなメリットである。   Further, the force measuring device of the present embodiment does not require an additional mechanism member as in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-112827 when using the uniaxial force detecting device 44b. Therefore, problems such as an increase in cost due to the mechanism member and a decrease in work capability due to an increase in the weight of the tip of the work device 6 do not occur. Moreover, since this embodiment does not require the mechanism member, it is also a great merit that it can be applied only by making some modifications to the existing work machine.

以上のように、本実施の形態によれば、高精度の力計測が可能で、低コストの作業機械の力計測装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a force measuring device for a work machine that can measure force with high accuracy and is low in cost.

次に本発明の第2の実施の形態について説明する。
本実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、回動軸44に作用する力Flの計測方法である。第1の実施の形態では、1軸力検出装置44bを備える回動軸44を第1リンク16に固定したが、本実施の形態では、第1リンク16自身に1軸力検出装置を取り付けることにより回動軸44に作用する力Flを求めている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
This embodiment is different from the first embodiment in a method for measuring the force Fl acting on the rotating shaft 44. In the first embodiment, the rotation shaft 44 provided with the one-axis force detection device 44b is fixed to the first link 16, but in this embodiment, the one-axis force detection device is attached to the first link 16 itself. Thus, the force Fl acting on the rotating shaft 44 is obtained.

図5は本発明の第2の実施の形態に係るアタッチメント23周辺部の詳細図である。   FIG. 5 is a detailed view of the periphery of the attachment 23 according to the second embodiment of the present invention.

この図に示す第1リンク16には、第1リンク16の長手方向に作用する圧縮力及び引張力(すなわち、1軸方向に作用する力)を検出する1軸力検出装置16bが取り付けられている。なお、回動軸42における2軸力検出装置42bについては、第1の実施の形態と同様である。   The first link 16 shown in this figure is attached with a uniaxial force detection device 16b for detecting a compressive force and a tensile force acting in the longitudinal direction of the first link 16 (that is, a force acting in a uniaxial direction). Yes. The biaxial force detection device 42b in the rotation shaft 42 is the same as that in the first embodiment.

第1リンク16に1軸力検出装置16bを取り付ける方法としては、例えば、(I)第1リンク16に凹部(又は貫通孔)を設け、その凹部(又は貫通孔)の表面に1軸力検出装置16bを取り付けることで、第1リンク16に内蔵させるものや、(II)第1リンク16の表面に1軸力検出装置16bを取り付けるものがある。なお、これらの場合、ひずみを伝達し易い板部材等に1軸力検出装置16bを取り付け、その板部材を第1リンク16に取り付けても良い。また、(II)の場合には、外界から保護するために、1軸力検出装置16bをカバーで覆うことが好ましい。   As a method of attaching the single axial force detection device 16b to the first link 16, for example, (I) a concave portion (or a through hole) is provided in the first link 16, and a single axial force is detected on the surface of the concave portion (or the through hole). There are those that are built into the first link 16 by attaching the device 16b, and (II) those that attach the one-axis force detection device 16b to the surface of the first link 16. In these cases, the uniaxial force detection device 16b may be attached to a plate member that easily transmits strain, and the plate member may be attached to the first link 16. In the case of (II), it is preferable to cover the uniaxial force detection device 16b with a cover in order to protect it from the outside.

なお、1軸力検出装置16bは、第1の実施の形態における1軸力検出装置44bと同様に、ひずみゲージ等のひずみ検出手段によって構成すれば良い。   The uniaxial force detection device 16b may be configured by a strain detection means such as a strain gauge, similarly to the uniaxial force detection device 44b in the first embodiment.

図6は本発明の第2の実施の形態である力計測装置の概略構成図である。
この図に示す力計測装置は、1軸力検出装置44bの代わりに1軸力検出装置16bが増幅器64に接続されている点以外は、第1の実施の形態のものと同じである。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a force measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The force measuring device shown in this figure is the same as that of the first embodiment except that a uniaxial force detecting device 16b is connected to an amplifier 64 instead of the uniaxial force detecting device 44b.

2軸力検出装置42bからの検出信号42bx、42byと、1軸力検出装置16bからの検出信号16bxは、増幅器64によって増幅され、演算装置60に入力されている。演算装置60では、増幅器64を介して入力される2軸力検出装置42bと1軸力検出装置16bの検出値および角度センサ40a、41a、42aの検出値から、アタッチメント23に加わる力Fの大きさと方向が算出される。このように算出された値は表示装置61に表示される。   The detection signals 42bx and 42by from the biaxial force detection device 42b and the detection signal 16bx from the uniaxial force detection device 16b are amplified by the amplifier 64 and input to the arithmetic device 60. In the arithmetic device 60, the magnitude of the force F applied to the attachment 23 from the detection values of the two-axis force detection device 42b and the one-axis force detection device 16b and the detection values of the angle sensors 40a, 41a, 42a input via the amplifier 64. And direction are calculated. The calculated value is displayed on the display device 61.

ここで、本実施の形態におけるアタッチメント23に作用する力Fの演算方法について説明する。本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、アタッチメント23と第1リンク16を連結する回動軸44に作用する力Flの方向は、常に第1リンク16の長手方向と一致する。そのため、1軸力検出装置16bで検出される力は、Flと等しいとみなすことができる。したがって、演算装置60は、第1の実施の形態と同様に上記式(1)及び式(2)を用いてアタッチメント23に作用する力Fを算出することができる。   Here, a method of calculating the force F acting on the attachment 23 in the present embodiment will be described. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the direction of the force Fl acting on the rotating shaft 44 that connects the attachment 23 and the first link 16 always coincides with the longitudinal direction of the first link 16. To do. Therefore, the force detected by the uniaxial force detection device 16b can be regarded as being equal to Fl. Therefore, the arithmetic unit 60 can calculate the force F acting on the attachment 23 using the above formulas (1) and (2) as in the first embodiment.

したがって、本実施の形態においても、2軸力検出装置42bと1軸力検出装置16bによってアタッチメント23に作用する力Fの大きさと方向を求めることができる。また、本実施の形態は、既存部材である第1リンク16に力検出機能を持たせており、付加的な機構部材を必要としないので、第1の実施の形態と同様の効果を発揮できる。   Therefore, also in the present embodiment, the magnitude and direction of the force F acting on the attachment 23 can be obtained by the biaxial force detector 42b and the uniaxial force detector 16b. Further, in the present embodiment, the first link 16 that is an existing member has a force detection function and does not require an additional mechanism member, so that the same effect as that of the first embodiment can be exhibited. .

さらに、本実施の形態では、第1の実施の形態と異なり、1軸力検出装置16bは第1リンク16に取り付けられているので、回動軸44にガタがある場合にもその影響を受けない高精度な力計測が可能である。また、本実施の形態によれば、第1の実施の形態と異なり、回動軸44を第1リンク16に対して固定する必要がないので、市場に流通している従来の作業機械のように回動軸44をアタッチメント23に固定することができる。したがって、アタッチメント23の交換作業が従来と変わることがないので、従来の交換作業に慣れたユーザーに違和感を与えない点もメリットである。   Furthermore, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the uniaxial force detection device 16b is attached to the first link 16, so that even when the rotation shaft 44 has a backlash, it is affected. Highly accurate force measurement is possible. Further, according to the present embodiment, unlike the first embodiment, there is no need to fix the rotating shaft 44 to the first link 16, so that it is like a conventional work machine distributed in the market. The rotating shaft 44 can be fixed to the attachment 23. Therefore, since the replacement work of the attachment 23 does not change from the conventional one, there is a merit that the user who is used to the conventional replacement work does not feel uncomfortable.

なお、上記の各実施の形態では、アタッチメント23の姿勢を検出する姿勢検出装置として、角度センサ40a,41a,42aを利用する例について説明したが、その他のもので姿勢検出装置を構成しても良い。その具体例としては、例えば、(I)水平面に対するアタッチメント23の姿勢の絶対角度を検出する傾斜角センサ23a(図2参照)をアタッチメント23に取り付けるものや、(II)アーム12の絶対角度を検出する傾斜角センサ12a(図2参照)をアーム12に取り付けるとともに、作業装置6の先端部分(すなわち、アーム12)に対するアタッチメント23の回転角度を検出するアタッチメント角度センサ42aを回動軸42に取り付けるものがある。   In each of the above-described embodiments, the example in which the angle sensors 40a, 41a, and 42a are used as the posture detection device that detects the posture of the attachment 23 has been described. However, the posture detection device may be configured by other devices. good. As specific examples, for example, (I) an inclination angle sensor 23a (see FIG. 2) for detecting the absolute angle of the posture of the attachment 23 with respect to the horizontal plane is attached to the attachment 23, or (II) the absolute angle of the arm 12 is detected. A tilt angle sensor 12a (see FIG. 2) that attaches to the arm 12, and an attachment angle sensor 42a that detects the rotation angle of the attachment 23 with respect to the distal end portion of the working device 6 (that is, the arm 12) is attached to the rotating shaft 42. There is.

また、上記の各実施の形態では、2つのリンク16,17から成るリンク機構18に1軸力検出装置44b,16bを取り付ける場合について説明したが、2つより多くのリンクから成るリンク機構がアタッチメント23に連結されている場合には、第1リンク16と同様に、アタッチメント23に直接連結されているリンクに1軸力検出装置を取り付ければ良いことは言うまでもない。   In each of the above-described embodiments, the case where the one-axis force detection devices 44b and 16b are attached to the link mechanism 18 including the two links 16 and 17 has been described. However, a link mechanism including more than two links can be attached. Needless to say, in the case of being connected to the link 23, the single-axis force detection device may be attached to the link directly connected to the attachment 23, as with the first link 16.

ところで、以上の各実施の形態においては、作業機械として油圧ショベルを例に挙げて説明したが、作業装置の先端にアタッチメントを取り付けられる作業機械であれば、本発明は適用可能であることは言うまでもない。   By the way, in each of the above embodiments, a hydraulic excavator has been described as an example of the work machine. However, it goes without saying that the present invention is applicable to any work machine in which an attachment can be attached to the tip of the work device. Yes.

本発明の第1の実施の形態である力計測装置を備えた作業機械の概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic of the working machine provided with the force measuring device which is the 1st Embodiment of this invention. 図1の作業機械におけるアタッチメント23周辺部の詳細図。FIG. 2 is a detailed view of the periphery of an attachment 23 in the work machine of FIG. 1. 本発明の第1の実施の形態である力計測装置の概略構成図。The schematic block diagram of the force measuring device which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるアタッチメント23に加わる力Fと、力検出装置42b,44bで検出される力の関係図。The relationship diagram of the force F applied to the attachment 23 in the 1st Embodiment of this invention, and the force detected by force detection apparatus 42b, 44b. 本発明の第2の実施の形態に係るアタッチメント23周辺部の詳細図。The detail drawing of the attachment 23 periphery part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態である力計測装置の概略構成図。The schematic block diagram of the force measuring device which is the 2nd Embodiment of this invention.

1 作業機械
2 下部走行体
3 上部作業体
6 作業装置
10 ブーム
12 アーム
12a 傾斜角センサ
15 アタッチメントシリンダ
16 第1リンク
16a 1軸力検出装置
17 第2リンク
18 リンク機構
23 アタッチメント
23a 傾斜角センサ
23P アタッチメント力作用点
40 回動軸
40a ブーム角度センサ
41 回動軸
41a アーム角度センサ
42 回動軸(アーム側ピン)
42a アタッチメント角度センサ
42b 2軸力検出装置
44 回動軸(リンク側ピン)
44b 1軸力検出装置
45 回動軸
46 回動軸
60 演算装置
61 表示装置
64 増幅器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work machine 2 Lower traveling body 3 Upper work body 6 Working apparatus 10 Boom 12 Arm 12a Inclination angle sensor 15 Attachment cylinder 16 First link 16a One axial force detection apparatus 17 Second link 18 Link mechanism 23 Attachment 23a Inclination angle sensor 23P Attachment Force acting point 40 Rotating shaft 40a Boom angle sensor 41 Rotating shaft 41a Arm angle sensor 42 Rotating shaft (arm side pin)
42a Attachment angle sensor 42b Biaxial force detector 44 Rotating shaft (link side pin)
44b Uniaxial force detection device 45 Rotating shaft 46 Rotating shaft 60 Arithmetic device 61 Display device 64 Amplifier

Claims (7)

下部走行体と、この下部走行体の上部に取り付けられた上部作業体と、この上部作業体に揺動自在に取り付けられた作業装置と、この作業装置の先端に回動軸を介して取り付けられたアタッチメントとを備える作業機械の力計測装置において、
一方側の端部において回動軸を介して前記アタッチメントに取り付けられた第1リンク、この第1リンクの他方側の端部と前記作業装置との間に架け渡された第2リンクを有するリンク機構と、
このリンク機構に回動軸を介して取り付けられ、伸縮することで前記アタッチメントを回動させるアタッチメントシリンダと、
前記作業装置に前記アタッチメントを取り付けるための前記回動軸に設けられ、互いに直交する2軸方向の力を検出する2軸力検出装置と、
前記第1リンクと一体となって回転するように前記第1リンクに対して固定され、1軸方向の力を検出する1軸力検出装置と、
前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記2軸力検出装置、前記1軸力検出装置、及び前記姿勢検出装置からの検出値に基づいて、前記アタッチメントに作用する力の大きさと方向を算出する演算装置とを備えることを特徴とする作業機械の力計測装置。
A lower traveling body, an upper working body attached to an upper portion of the lower traveling body, a working device attached to the upper working body in a swingable manner, and a tip of the working device are attached via a rotation shaft. In a force measuring device for a work machine provided with an attachment,
A link having a first link attached to the attachment via a rotation shaft at one end portion, and a second link spanned between the other end portion of the first link and the working device. Mechanism,
An attachment cylinder that is attached to the link mechanism via a rotation shaft and rotates the attachment by extending and contracting;
A biaxial force detection device that is provided on the rotating shaft for attaching the attachment to the working device and detects forces in two axial directions orthogonal to each other;
A uniaxial force detection device that is fixed to the first link so as to rotate integrally with the first link and detects a force in a uniaxial direction;
An attitude detection device for detecting the attitude of the attachment;
And an arithmetic unit that calculates the magnitude and direction of the force acting on the attachment based on detection values from the two-axis force detection device, the one-axis force detection device, and the posture detection device. Force measuring device for work machines.
請求項1記載の作業機械の力計測装置において、
前記1軸力検出装置は、前記アタッチメントに前記第1リンクを取り付けるための前記回動軸に設けられており、
前記アタッチメントに前記第1リンクを取り付けるための前記回動軸は、前記第1リンクに固定されていることを特徴とする作業機械の力計測装置。
In the working machine force measuring device according to claim 1,
The one-axis force detection device is provided on the rotating shaft for attaching the first link to the attachment,
The force measuring device for a working machine, wherein the rotation shaft for attaching the first link to the attachment is fixed to the first link.
請求項1記載の作業機械の力計測装置において、
前記1軸力検出装置は、前記第1リンクに取り付けられていることを特徴とする作業機械の力計測装置。
In the working machine force measuring device according to claim 1,
The uniaxial force detection device is attached to the first link, and is a force measuring device for a work machine.
請求項1記載の作業機械の力計測装置において、
前記姿勢検出装置は、水平面に対する前記アタッチメントの姿勢の絶対角度を検出する傾斜角センサであることを特徴とする作業機械。
In the working machine force measuring device according to claim 1,
The work machine, wherein the posture detection device is an inclination angle sensor that detects an absolute angle of the posture of the attachment with respect to a horizontal plane.
請求項1記載の作業機械の力計測装置において、
前記姿勢検出装置は、
水平面に対する前記作業装置の先端部分の姿勢の絶対角度を検出する傾斜角センサと、
前記作業装置に前記アタッチメントを取り付けるための前記回動軸に設けられ、前記作業装置の先端に対する前記アタッチメントの回転角度を検出する角度センサとであることを特徴とする作業機械。
In the working machine force measuring device according to claim 1,
The posture detecting device is
An inclination angle sensor for detecting an absolute angle of the posture of the distal end portion of the working device with respect to a horizontal plane;
A work machine, comprising: an angle sensor that is provided on the rotation shaft for attaching the attachment to the work device and detects a rotation angle of the attachment with respect to a tip of the work device.
請求項1記載の作業機械の力計測装置において、
前記作業装置は、前記上部作業体に回動軸を介して取り付けられたブームと、このブームに回動軸を介して取り付けられたアームとを有し、
前記アタッチメントは、前記アームに回動自在に取り付けられており、
前記姿勢検出装置は、
前記上部作業体に前記ブームを取り付けるための前記回動軸に設けられ、前記上部作業体に対する前記ブームの回転角度を検出するブーム角度センサと、
前記ブームに前記アームを取り付けるための前記回動軸に設けられ、前記ブームに対する前記アームの回転角度を検出するアーム角度センサと、
前記アームに前記アタッチメントを取り付けるための前記回動軸に設けられ、前記アームに対する前記アタッチメントの回転角度を検出するアタッチメント角度センサとであることを特徴とする作業機械。
In the working machine force measuring device according to claim 1,
The working device has a boom attached to the upper working body via a rotation shaft, and an arm attached to the boom via a rotation shaft,
The attachment is rotatably attached to the arm,
The posture detecting device is
A boom angle sensor provided on the pivot shaft for attaching the boom to the upper working body, and detecting a rotation angle of the boom with respect to the upper working body;
An arm angle sensor provided on the pivot shaft for attaching the arm to the boom, and detecting a rotation angle of the arm with respect to the boom;
A work machine comprising: an attachment angle sensor that is provided on the rotation shaft for attaching the attachment to the arm and detects a rotation angle of the attachment with respect to the arm.
下部走行体と、
この下部走行体の上部に取り付けられた上部作業体と、
この上部作業体に揺動自在に取り付けられた作業装置と、
この作業装置の先端に回動軸を介して取り付けられたアタッチメントと、
このアタッチメントに回動軸を介して取り付けられた第1リンク、この第1リンクと前記作業装置の間に架け渡された第2リンクを有するリンク機構と、
このリンク機構に回動軸を介して取り付けられ、伸縮することで前記アタッチメントを回動させるアタッチメントシリンダと、
前記作業装置に前記アタッチメントを取り付けるための前記回動軸に設けられ、互いに直交する2軸方向の力を検出する2軸力検出装置と、
前記第1リンクと一体となって回転するように前記第1リンクに対して固定され、1軸方向の力を検出する1軸力検出装置と、
前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記2軸力検出装置、前記1軸力検出装置、及び前記姿勢検出装置からの検出値に基づいて、前記アタッチメントに作用する力の大きさと方向を算出する演算装置とを備えることを特徴とする作業機械。
A lower traveling body,
An upper working body attached to the upper part of this lower traveling body,
A working device swingably attached to the upper working body;
An attachment attached to the tip of this working device via a rotation shaft;
A first link attached to the attachment via a rotation shaft, a link mechanism having a second link spanned between the first link and the working device;
An attachment cylinder that is attached to the link mechanism via a rotation shaft and rotates the attachment by extending and contracting;
A biaxial force detection device that is provided on the rotating shaft for attaching the attachment to the working device and detects forces in two axial directions orthogonal to each other;
A uniaxial force detection device that is fixed to the first link so as to rotate integrally with the first link and detects a force in a uniaxial direction;
An attitude detection device for detecting the attitude of the attachment;
And an arithmetic unit that calculates the magnitude and direction of the force acting on the attachment based on detection values from the two-axis force detection device, the one-axis force detection device, and the posture detection device. Work machine.
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