JP2022018775A - 建設機械の重量計測装置及び建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】クラムシェルバケットにおける積載物の重量、及び、運搬車両における積載物の重量の総和を適切に把握可能な建設機械の重量計測装置を提供すること。【解決手段】建設機械では、ウィンチから繰出されるロープを介して伝達される操作力によって駆動されるクラムシェルバケットがブームの前端部から吊下げられ、建設機械の重量計測装置は、コントローラを備える。コントローラは、計測指令の入力に基づいて、計測したロープの荷重からクラムシェルバケットの自重を減算した減算値を、クラムシェルバケットに堆積されている積載物の重量として計測する。コントローラは、計測したクラムシェルバケットにおける積載物の重量、及び、運搬車両にクラムシェルバケットから積載された積載物の重量の総和を告知させる。【選択図】図７

Description

本発明は、建設機械に設けられる重量計測装置、及び、その重力計測装置を備える建設機械に関する。

特許文献１には、起伏可能なブームの前端部からクラムシェルバケットが吊下げられる建設機械が開示されている。この建設機械では、クラムシェルバケットによって土砂等の積載物を掘削し、クラムシェルバケットの内部に積載物を堆積させる。そして、クラムシェルバケットからトラック等の運搬車両に、積載物を積載する。

特開２００２－１７３９４７号公報

前記特許文献１のような建設機械では、作業効率の向上、及び、運搬車両への積載物の過積載の防止等の観点から、クラムシェルバケットに堆積されている積載物の重量、及び、運搬車両に積載された積載物の重量の総和を、作業者等が適切に把握することが求められている。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、クラムシェルバケットにおける積載物の重量、及び、運搬車両における積載物の重量の総和を適切に把握可能な建設機械の重量計測装置を提供することにある。また、その重量計測装置を備える建設機械を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のある態様は、ウィンチから繰出されるロープを介して伝達される操作力によって駆動されるクラムシェルバケットが起伏可能なブームの前端部から吊下げられる建設機械に設けられる重量計測装置であって、計測指令の入力に基づいて、前記ロープに作用している荷重を計測するとともに、計測した前記ロープの前記荷重から前記クラムシェルバケットの自重を減算した減算値を、前記クラムシェルバケットに堆積されている積載物の重量として計測し、計測した前記クラムシェルバケットにおける前記積載物の前記重量、及び、前記建設機械とは別の運搬車両に前記クラムシェルバケットから積載された前記積載物の重量の総和を告知させる、コントローラを備える。

本発明によれば、クラムシェルバケットにおける積載物の重量、及び、運搬車両における積載物の重量の総和を適切に把握可能な建設機械の重量計測装置を提供することができる。また、その重量計測装置を備える建設機械を提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係るクレーンの一例を示す概略図である。 図２は、図１のクレーンのブームの前端部を矢印Ｈの方向から視た状態で示す概略図である。 図３は、図１のクレーンにおいて、ブームの後端部に取付けられるシーブ（ガイドシーブ）及びその近傍の構成を概略的に示す斜視図である。 図４は、図１のクレーンにおいて、ブームの後端部に取付けられるシーブ（ガイドシーブ）及びその近傍の構成を、旋回体の幅方向の一方側から視た状態で示す概略図である。 図５は、第１の実施形態に係る重量計測装置の制御系を概略的に示すブロック図である。 図６は、第１の実施形態に係る重量計測装置のユーザインタフェースの表示部における表示の一例を示す概略図である。 図７は、第１の実施形態に係る重量計測装置のコントローラによって行われる、積載物の重量の計測処理を示すフローチャートである。 図８は、図７におけるロープに作用する荷重の計測処理を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態では、建設機械として、クレーンを例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係るクレーン１の一例を示す。図１に示すように、クレーン１は、下部走行体２と、下部走行体２に鉛直上側から連結される上部旋回体３と、を備える。上部旋回体３には、運転室５が設けられる。上部旋回体３は、鉛直方向に沿う旋回軸を中心として、下部走行体２に対して旋回可能である。また、上部旋回体３には、ブーム６が連結される。ブーム６は、上部旋回体３と一体に下部走行体２に対して旋回可能である。

また、ブーム６では、長手方向（矢印Ｘ１及び矢印Ｘ２で示す方向）が規定される。そして、ブーム６では、長手方向の一方側が前方側（矢印Ｘ１側）となり、前方側とは反対側が後方側（矢印Ｘ２側）となる。ブーム６は、後端部で上部旋回体３に取付けられる。また、ブーム６は、上部旋回体３に対して起伏可能である。このため、ブーム６では、長手方向に対して交差する（垂直又は略垂直な）起伏方向（矢印Ｙ１及び矢印Ｙ２で示す方向）が、規定される。ブーム６が上部旋回体３に対して起きる又は伏せることにより、ブーム６の水平面に対する起伏角度θが変化する。また、ブーム６では、長手方向及び起伏方向の両方に対して交差する（垂直又は略垂直な）幅方向（図１の紙面に対して垂直又は略垂直な方向）が、規定される。ブーム６の幅方向は、上部旋回体３の幅方向と、一致又は略一致する。また、ブーム６は、長手方向に伸縮可能である。ブーム６が伸長又は収縮することにより、ブームの長手方向についてのブーム長が変化する。

図２は、ブーム６の前端部を図１の矢印Ｈの方向から、すなわち、ブーム６の前方側から視た状態で示す。図２では、矢印Ｗ１及び矢印Ｗ２で示す方向が、ブーム６の幅方向となる。上部旋回体３には、ウィンチ１１，２１が設けられる。ウィンチ１１からは、ロープ１２が繰出される。ロープ１２は、ブーム６の後端部（基端部）から前端部（先端部）に向かってブーム６の長手方向に沿って延設される。ブーム６では、ブーム６が起きる側（矢印Ｙ１側）の端面であるブーム上面に沿って、ロープ１２が延設される。図１及び図２等に示すように、上部旋回体３には、シーブ１３が取付けられ、ブーム６の前端部には、シーブ２４，２５が取付けられる。ウィンチ１１から繰出されたロープ１２は、シーブ１３に掛けられた後、シーブ２４，２５の順に掛けられる。また、ロープ１２は、シーブ１３によって、ウィンチ１１へガイドされる。

ウィンチ２１からは、ロープ２２が繰出される。ロープ２２は、ブーム６の後端部から前端部に向かってブーム６の長手方向に沿って延設される。ブーム６では、ブーム上面に沿って、ロープ２２が延設される。また、ブーム６の後端部には、シーブ（ガイドシーブ）２３が取付けられ、ブーム６の前端部に、シーブ１４，１５が取付けられる。ウィンチ２１から繰出されたロープ２２は、シーブ２３に掛けられた後、シーブ１４，１５の順に掛けられる。また、ロープ２２は、シーブ２３によって、ウィンチ２１へガイドされる。

また、ロープ１２，２２は、クラムシェルバケット６０に接続される。クラムシェルバケット６０は、天板フレーム６１、下部フレーム６２及び一対のクラムシェル６５，６６を備える。下部フレーム６２は、天板フレーム６１に対して鉛直下側に配置される。また、天板フレーム６１に鉛直上側に突出するブラケット６３が設けられるとともに、シーブ６７が取付けらえる。また、下部フレーム６２には、シーブ６８が取付けられる。一対のクラムシェル６５，６６は、互いに対して開閉可能な状態で、天板フレーム６１及び下部フレーム６２に連結される。

ロープ１２は、クラムシェルバケット６０の天板フレーム６１のブラケット６３に接続される。このため、クラムシェルバケット６０は、ブーム６の前端部のシーブ２５から、ロープ１２を介して吊下げられる。クレーン１では、ウィンチ１１にロープ１２を巻取ることにより、クラムシェルバケット６０が鉛直上側へ移動する。一方、クレーン１では、ウィンチ１１からロープ１２を繰出すことにより、クラムシェルバケット６０が鉛直下側へ移動する。

ロープ２２は、ブーム６の前端部のシーブ１５からクラムシェルバケット６０のシーブ６７，６８のそれぞれに複数回掛けられた後、天板フレーム６１のブラケット６３に鉛直下側から接続される。クレーン１では、ウィンチ２１にロープ２２を巻取ることにより、クラムシェルバケット６０において一対のクラムシェル６５，６６が互いに対して閉じる。一方、クレーン１では、ウィンチ２１からロープ２２を繰出すことにより、クラムシェルバケット６０において一対のクラムシェル６５，６６が互いに対して開く。したがって、クラムシェルバケット６０を駆動する操作力は、ロープ２２を介して伝達される。

クレーン１を用いた作業では、クラムシェルバケット６０を地面の近傍まで下側へ移動させた状態で、クラムシェル６５，６６を開閉させることにより、土砂等の積載物が掘削される。これにより、クラムシェルバケット６０の内部に積載物が堆積される。また、クレーン１を用いた作業では、クラムシェルバケット６０の内部に積載物が堆積された状態で、トラック等のクレーン１とは別の運搬車両の荷台の近傍まで、クラムシェルを移動させる。そして、クラムシェルバケット６０を運搬車両の荷台の近傍に位置させた状態でクラムシェル６５，６６を開くことにより、クラムシェルバケット６０から運搬車両の荷台に積載物が積載される。

また、クレーン１の上部旋回体３では、運転室５の前方側にウィンチ７１が設置され、ウィンチ７１からは、ロープ７２が繰出される。また、ブーム６では、ブーム６が伏せる側（矢印Ｙ２側）の端面であるブーム下面に、シーブ７３が取付けられる。ロープ７２は、シーブ７３に掛けられ、クラムシェルバケット６０に接続される。ロープ７２によって、クラムシェルバケット６０の回転及び振動等が防止される。

図３及び図４は、ブーム６の後端部に取付けられるシーブ２３及びその近傍の構成を示す。図３は、斜視図を示し、ロープ２２を省略して示す。また、図４は、上部旋回体３の幅方向の一方側から視た状態を示し、ブーム６の幅方向の一方側から視た状態を示す。なお、図３では、矢印Ｗ１及び矢印Ｗ２で示す方向が、ブーム６の幅方向となり、図４では、紙面に対して垂直又は略垂直な方向が、ブーム６の幅方向となる。

シーブ（ガイドシーブ）２３には、前述のように、ウィンチ２１とブーム６の前端部との間において、ウィンチ２１から繰出されるロープ２２が掛けられる。図３及び図４に示すように、シーブ２３は、シャフト３１及びブラケット３２を介して、ブーム６の後端部に取付けられる。ブラケット３２は、ブーム６に直接的に取付けられる。ブラケット３２は、ブーム６への取付け位置（接続位置）に形成される回動軸Ｐ１を中心として、ブーム６に対して回動可能である。ブラケット３２のブーム６に対する回動軸Ｐ１は、ブーム６の幅方向に沿う。

また、ブラケット３２は、一対の板状部３５Ａ，３５Ｂを備える。板状部３５Ａ，３５Ｂは、ブーム６の幅方向について互いに対して離れて配置される。ブラケット３２は、ブーム６の幅方向について板状部３５Ａ，３５Ｂの間でブーム６を挟む状態で、ブーム６に取付けられる。シーブ２３は、シャフト３１を介して、ブラケット３２に取付けられる。また、シャフト３１及びシーブ２３は、ブラケット３２と一緒に、ブーム６に対して回動軸Ｐ１を中心として回動可能である。

シャフト３１は、中心軸Ｐ２を有し、中心軸Ｐ２に沿って延設される。シャフト３１は、中心軸Ｐ２がブーム６の幅方向に沿う状態で、ブラケット３２に取付けられる。中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の一端は、ブラケット３２の板状部３５Ａに接続され、中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の他端は、ブラケット３２の板状部３５Ｂに接続される。また、シーブ２３は、シャフト３１の中心軸Ｐ２を中心として回転可能に、シャフト３１によって支持される。そして、シーブ２３は、シャフト３１に対してシャフト３１の中心軸Ｐ２に沿って、移動可能である。すなわち、シーブ２３は、シャフト３１及びブラケット３２に対して、ブーム６の幅方向に沿って移動可能である。

本実施形態のクレーン１は、重量計測装置４０を備える。重量計測装置４０は、ロープ２２に作用する荷重Ｔ、すなわち、ロープ２２に作用する張力を計測する。前述のクレーン１では、ロープ２２に作用する荷重Ｔの大きさは、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａとクラムシェルバケット６０に堆積された積載物の重量Ｔｂとの合計値と、一致又は略一致する。したがって、本実施形態のクレーン１では、重量計測装置４０によって、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａとクラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂとの合計値が、計測される。重量計測装置４０は、前述したシーブ（ガイドシーブ）２３、シャフト３１及びブラケット３２を備える。

また、重量計測装置４０は、一対の油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂを備える。油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれは、中心軸としてシリンダ軸（Ｑａ，Ｑｂの対応する一方）を有し、油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれは、シリンダ軸（Ｑａ，Ｑｂの対応する一方）に沿って伸縮可能である。油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれの一端は、上部旋回体３に接続される。油圧シリンダ（第１の油圧シリンダ）３７Ａの他端は、ブラケット３２の板状部３５Ａを介して、シャフト３１に接続される。このため、油圧シリンダ３７Ａは、中心軸Ｐ２に沿う方向（ブーム６の幅方向）についてシャフト３１の一端に、取付けられる。また、油圧シリンダ（第２の油圧シリンダ）３７Ｂの他端は、ブラケット３２の板状部３５Ｂを介して、シャフト３１に接続される。このため、油圧シリンダ３７Ｂは、中心軸Ｐ２に沿う方向（ブーム６の幅方向）について油圧シリンダ３７Ａの取付け位置とは反対側の端で、シャフト３１に取付けられる。

クレーン１では、クラムシェルバケット６０における積載物の重量が変化し、ロープ２２に作用する荷重Ｔが変化することにより、ロープ２２からシーブ２３に作用する荷重Ｆが変化する。そして、荷重Ｆが変化することにより、油圧シリンダ３７Ａに作用する荷重Ｒａ及び油圧シリンダ３７Ｂに作用する荷重Ｒｂのそれぞれが変化し、油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれの油圧が変化する。

ここで、ブラケット３２の回動軸Ｐ１からシャフト３１の中心軸Ｐ２（シーブ２３の回転軸）までの距離Ｌａ、及び、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ａのシリンダ軸Ｑａ及び油圧シリンダ３７Ｂのシリンダ軸Ｑｂのそれぞれまでの距離Ｌｂを、規定する。本実施形態では、回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ａのシリンダ軸Ｑａまでの距離、及び、回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ｂのシリンダ軸Ｑｂまでの距離は、距離Ｌｂで同一であるとする。距離Ｌａ，Ｌｂは、ブーム６の起伏状態が変化しても、変化しない値である。また、シーブ２３への接点におけるロープ２２の開き角度αを規定する。開き角度αは、ブーム６の前端部からシーブ２３までのロープ２２の延設方向に沿う仮想線Ｍ１とウィンチ２１からシーブ２３までのロープの延設方向に沿う仮想線Ｍ２とによって形成される角度である。開き角度αは、ブーム６の起伏状態の変化に対応して、すなわち、前述したブーム６の起伏角度θの変化に対応して、変化する。

また、開き角度αの二等分線Ｍαを規定するとともに、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から二等分線Ｍαまでの距離Ｌαを規定する。ここで、仮想線Ｍ１と二等分線Ｍαとの間の角度、及び、仮想線Ｍ２と二等分線Ｍαとの間の角度は、α／２となる。また、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａと油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂとの和である荷重合計値Ｒを、規定する。前述のようにパラメータを規定した場合、距離Ｌａと距離Ｌαとの関係は、開き角度αを用いて、式（１）のようになる。また、ブラケット３２の回動軸Ｐ１の軸回りのモーメントの釣合いから、荷重合計値Ｒとシーブ２３に作用する荷重Ｆとの関係は、距離Ｌｂ，Ｌαを用いて、式（２）のようになる。そして、シーブ２３に作用する荷重Ｆとロープ２２に作用する荷重Ｔ（吊荷の荷重）との関係は、開き角度αを用いて、式（３）のようになる。なお、図４には、シリンダ軸Ｑａ，Ｑｂ、距離Ｌａ，Ｌｂ，Ｌα、仮想線Ｍ１，Ｍ２、開き角度α及び二等分線Ｍαが示されるとともに、荷重Ｒａ（Ｒｂ），Ｆ，Ｔが示される。

Ｌα＝Ｌａ×ｓｉｎ（α／２） （１）
Ｒ×Ｌｂ＝Ｆ×Ｌａ （２）
Ｆ＝Ｔ×ｃｏｓ（α／２） （３）

したがって、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａ及び油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂが検出されることにより、荷重合計値Ｒが算出され、算出された荷重合計値Ｒ及び式（２）等を用いて、シーブ２３に作用する荷重Ｆを算出可能となる。そして、算出した荷重Ｆ及び式（３）を用いて、ロープ２２に作用する荷重Ｔを算出可能となる。したがって、クレーン１では、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａ及び油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂに基づいて、ロープ２２に作用する荷重Ｔを計測可能となる。

図５は、重量計測装置４０の制御系の一例を示す。重量計測装置４０は、コントローラ４１を備える。コントローラ４１は、例えば、コンピュータを構成し、コントローラ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含むプロセッサ又は集積回路（制御回路）、及び、メモリ等の記憶媒体を備える。コントローラ４１に設けられるプロセッサ又は集積回路は、１つであってもよく、複数であってもよい。コントローラ４１は、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。

また、重量計測装置４０は、圧力センサ（センサ）４２Ａ，４２Ｂを備える。圧力センサ４２Ａは、油圧シリンダ（第１の油圧シリンダ）３７Ａに作用する圧力（油圧）を検知する。圧力センサ４２Ｂは、油圧シリンダ（第２の油圧シリンダ）３７Ｂに作用する圧力（油圧）を検知する。コントローラ４１は、圧力センサ４２Ａでの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ａに作用する荷重Ｒａを取得し、圧力センサ４２Ｂでの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ｂに作用する荷重Ｒｂを取得する。

また、重量計測装置４０は、ユーザインタフェース４３を備える。ユーザインタフェース４３は、操作部材を備え、操作部材では、作業者等によって操作指令が入力される。操作部材としては、ボタン、ダイヤル、タッチパネル及びリモコン等が挙げられ、ある一例では、操作部材は、運転室５の内部に設けられる。図５の一例では、操作部材としてボタン４５，４６が設けられる。コントローラ４１は、操作部材で入力された指令に基づいて、処理を行う。また、ユーザインタフェース４３は、作業者等に情報を告知する告知部を備える。告知部は、画面表示、音の発信、及び、ライトの点灯等のいずれかによって、告知を行う。図５の一例では、告知部は、運転室５の内部に設けられる表示部４７を備える。また、本実施形態では、クレーン１は、角度センサ４８を備える。角度センサ４８は、ブーム６の起伏角度θを検知する。コントローラ４１は、角度センサ４８での検知結果から、ブーム６の起伏角度θを含むブーム６の起伏状態に関する情報を取得する。

図６は、重量計測装置４０のユーザインタフェース４３の表示部４７における表示の一例を示す。図６の一例では、表示部４７にボタン５１が表示される。表示部４７には、情報表示領域５２，５３が設けられる。情報表示領域５２には、クラムシェルバケット６０の内部に堆積されている積載物の重量Ｔｂが示される。情報表示領域５３には、クラムシェルバケット６０から運搬車両に積載された積載物の重量の総和（積算値）Ｎが示される。表示部４７では、情報表示領域５２，５３は、互いに対して並んだ位置に配置される。このため、表示部４７では、クラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂ、及び、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎが、互いに対して並んで表示される。また、表示部４７では、表示指標５５が表示される。表示部４７では、表示指標５５が点灯することにより、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎが許容重量Ｎｔｈ以上になったことが、警告される。

図７は、重量計測装置４０のコントローラ４１によって行われる、積載物の重量の計測処理を示す。図７に示す処理は、クラムシェルバケット６０を用いて土砂等の積載物をトラック等の運搬車両に積載する作業において、コントローラ４１によって、所定の間隔で定期的に行われる。

図７に示すように、積載物の重量の計測処理では、コントローラ４１は、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａを更新させる指令である自重更新指令が入力された否かを判定する（Ｓ１０１）。ある一例では、自重更新指令は、ユーザインタフェース４３の表示部４７のボタン５１を押圧することにより、入力される。自重更新指令が入力されていない場合は（Ｓ１０１－Ｎｏ）、処理はＳ１０３に進む。

一方、自重更新指令が入力された場合は（Ｓ１０１－Ｙｅｓ）、コントローラ４１は、クラムシェルバケットの自重Ｔａを更新する（Ｓ１０２）。この際、ある一例では、クラムシェルバケット６０に積載物が堆積されていない状態、すなわち、クラムシェルバケット６０に堆積されている積載物の重量Ｔｂが０になる状態において、後述するＳ１０５の処理と同様にして、ロープ２２に作用する荷重Ｔを計測する。そして、計測した荷重Ｔをクラムシェルバケット６０の自重Ｔａとして取得する。また、別のある一例では、ユーザインタフェース４３において、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａが、作業者等によって入力される。そして、ユーザインタフェース４３での入力値を、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａとして取得する。また、コントローラ４１は、更新された自重Ｔａを記憶媒体等に記憶する。そして、コントローラ４１は、自重更新指令が入力されたことに基づいて、クラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂを０にリセットする。Ｓ１０２の処理を行った後、処理はＳ１０３に進む。

Ｓ１０３において、コントローラ４１は、クラムシェルバケット６０に堆積されている積載物の重量Ｔｂを計測する指令である計測指令が入力されたか否かを判定する。ある一例では、計測指令は、ユーザインタフェース４３のボタン４５を押圧することにより、入力される。計測指令が入力されていない場合は（Ｓ１０３－Ｎｏ）、処理はＳ１０７に進む。一方、計測指令が入力された場合は（Ｓ１０３－Ｙｅｓ）、コントローラ４１は、ロープ２２に作用する荷重Ｔの計測処理を行う（Ｓ１０４）。

図８は、図７におけるロープ２２に作用する荷重Ｔの計測処理を示す。図８に示すように、荷重Ｔの計測処理では、コントローラ４１は、角度センサ４８の検知結果から、ブーム６の起伏角度θを取得する（Ｓ１２１）。そして、コントローラ４１は、前述したロープ２２の開き角度αを算出するとともに、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から二等分線Ｍαまでの距離Ｌαを算出する（Ｓ１２２）。ここで、開き角度αは、ブーム６の起伏角度θの変化に対応して、変化する。コントローラ４１の記憶媒体等には、起伏角度θと開き角度αとの関係を示す情報（テーブル又は関数等）が記憶されている。コントローラ４１は、取得した起伏角度θ、及び、起伏角度θと開き角度αとの関係を示す情報に基づいて、開き角度αを算出する。そして、コントローラ４１は、算出した開き角度α及び前述の式（１）等を用いて、距離Ｌαを算出する。なお、ブラケット３２の回動軸Ｐ１からシャフト３１の中心軸Ｐ２までの距離Ｌａは、記憶媒体等に記憶されている。

そして、コントローラ４１は、圧力センサ４２Ａでの油圧シリンダ３７Ａの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ａに作用する荷重Ｒａを取得し、圧力センサ４２Ｂでの油圧シリンダ３７Ｂの圧力の検知結果から、油圧シリンダ３７Ｂに作用する荷重Ｒｂを取得する（Ｓ１２３）。そして、コントローラ４１は、油圧シリンダ３７Ａの荷重Ｒａと油圧シリンダ３７Ｂの荷重Ｒｂとの和である荷重合計値Ｒを算出する（Ｓ１２４）。そして、コントローラ４１は、算出した荷重合計値Ｒ、及び、前述した式（２）を用いて、ロープ２２からシーブ２３に作用する荷重Ｆを算出する（Ｓ１２５）。これにより、圧力センサ４２Ａ，４２Ｂでの検知結果に基づいて、荷重Ｆが算出される。なお、ブラケット３２の回動軸Ｐ１から油圧シリンダ３７Ａのシリンダ軸Ｑａ及び油圧シリンダ３７Ｂのシリンダ軸Ｑｂのそれぞれまでの距離Ｌｂは、記憶媒体等に記憶されている。

そして、コントローラ４１は、算出したシーブ２３に作用する荷重Ｆに基づいて、ロープ２２に作用する荷重（張力）Ｔを算出する（Ｓ１２６）。これにより、本実施形態では、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａとクラムシェルバケット６０に堆積された積載物の重量Ｔｂとの合計値が、算出される。荷重Ｔは、前述した式（３）を用いて、算出される。以上のようにして、ロープ２２に作用する荷重Ｔが、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａとクラムシェルバケット６０に堆積された積載物の重量Ｔｂとの合計値として、計測される。

そして、荷重Ｔの計測処理（Ｓ１０４）を終了すると、コントローラ４１は、記憶媒体等に記憶されているクラムシェルバケット６０の自重Ｔａを取得する。そして、コントローラ４１は、計測したロープ２２の荷重Ｔからクラムシェルバケット６０の自重Ｔａを減算した減算値を、クラムシェルバケット６０に堆積されている積載物の重量Ｔｂとして算出及び計測する（Ｓ１０５）。この際、コントローラ４１は、計測した重量Ｔｂを記憶媒体等に記憶する。そして、コントローラ４１は、計測したクラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂ、及び、積載物の積載対象となる運搬車両にクラムシェルバケット６０から積載された積載物の重量の総和Ｎを告知させる（Ｓ１０６）。この際、コントローラ４１は、例えば、表示部４７の情報表示領域５２に重量Ｔｂを表示させ、表示部４７の情報表示領域５３に総和Ｎを表示させる。運搬車両にクラムシェルバケット６０から積載された積載物の重量の総和Ｎは、記憶媒体等に記憶されている。Ｓ１０６の処理を行った後、処理はＳ１０７へ進む。

Ｓ１０７において、コントローラ４１は、運搬車両にクラムシェルバケット６０から積載された積載物の重量の総和Ｎを更新する指令である総和更新指令が入力されたか否かを判定する。ある一例では、総和更新指令は、ユーザインタフェース４３のボタン４６を押圧することにより、入力される。総和更新指令が入力されていない場合は（Ｓ１０７－Ｎｏ）、処理はＳ１１３に進む。

一方、総和更新指令が入力された場合は（Ｓ１０７－Ｙｅｓ）、コントローラ４１は、直近の計測でのクラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂを、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎに加算する（Ｓ１０８）。これにより、コントローラ４１は、直近の計測でのクラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂを加算した加算値に、運搬車両における積載物の重量の総和（積算値）Ｎを更新する。そして、コントローラ４１は、総和Ｎを更新した後に、クラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂを０にリセットする（Ｓ１０９）。また、コントローラ４１は、更新された総和Ｎを、告知させる（Ｓ１１０）。この際、コントローラ４１は、リセットされた重量Ｔｂも、総和Ｎと一緒に告知させてもよい。コントローラ４１は、例えば、表示部４７の情報表示領域５３に更新された総和Ｎを表示させ、表示部４７の情報表示領域５２にリセットされた重量Ｔｂを表示させる。また、コントローラ４１は、更新された総和Ｎを、記憶媒体等に記憶する。Ｓ１１０の処理を行った後、処理はＳ１１１へ進む。

Ｓ１１１において、コントローラ４１は、更新された総和Ｎが運搬車両における積載物の許容重量Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する。許容重量Ｎｔｈは、記憶媒体等にあらかじめ記憶されている、又は、ユーザインタフェース４３において作業者等によって入力される。運搬車両における積載物の重量の総和Ｎが許容重量Ｎｔｈより小さい場合は（Ｓ１１１－Ｎｏ）、処理はＳ１１３へ進む。一方、総和Ｎが許容重量Ｎｔｈ以上の場合は（Ｓ１１１－Ｙｅｓ）、コントローラ４１は、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎが許容重量Ｎｔｈ以上になったことを、警告させる（Ｓ１１２）。ある一例では、表示部４７の表示指標５５が点灯することにより、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎが許容重量Ｎｔｈ以上になったことが警告される。Ｓ１１２の処理を行った後、処理はＳ１１３へ進む。

Ｓ１１３において、コントローラ４１は、総和Ｎを０にリセットさせるリセット指令が入力されたか否かを判定する。ある一例では、リセット指令は、ユーザインタフェース４３のボタン４５，４６を同時に押圧することにより、入力される。リセット指令が入力された場合は（Ｓ１１３－Ｙｅｓ）、コントローラ４１は、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎを、０にリセットする（Ｓ１１４）。

クラムシェルバケット６０を用いて運搬車両に土砂等の積載物を積載する作業では、新しいクラムシェルバケット６０がブーム６の前端部からロープ１２を介して吊下げられ、かつ、ロープ２２がクラムシェルバケット６０に接続されると、作業者等は、表示部４７のボタン５１等を介して自重更新指令を入力する。この際、クラムシェルバケット６０に積載物が堆積されていない状態で、自重更新指令が入力される。これにより、コントローラ４１は、新たに吊下げられたクラムシェルバケット６０の自重Ｔａを取得する。また、自重更新指令の入力によって、重量Ｔｂは、０にリセットされる。情報表示領域５２に示される重量Ｔｂが０．２ｔ等となる状態で自重更新指令が入力されると、情報表示領域５２に示される重量Ｔｂは０ｔに切替わる。

また、クラムシェルバケット６０によって積載物を掘削し、クラムシェルバケット６０に積載物が堆積された状態で、作業者等は、ボタン４５等を介して自重更新指令を入力する。これにより、コントローラ４１は、前述のようにしてクラムシェルバケット６０に堆積されている積載物の重量Ｔｂが計測する。ここで、情報表示領域５２に示される重量Ｔｂが０ｔとなる状態で、計測指令が入力され、重量Ｔｂの計測値が５ｔであるとする。この場合、計測指令の入力に基づいて、情報表示領域５２に示される重量Ｔｂが０ｔから５ｔに切替わる。

また、クラムシェルバケット６０に堆積された積載物を運搬車両に積載した時点又はその直後に、作業者等は、ボタン４６等を介して総和更新指令を入力する。これにより、コントローラ４１は、直近の計測でのクラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂを、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎに加算する。そして、コントローラ４１は、重量Ｔｂを０にリセットする。このため、情報表示領域５２に示される重量Ｔｂが５ｔで、かつ、情報表示領域５３に示される総和Ｎが０ｔとなる状態で、総和更新指令が入力されると、情報表示領域５２に示される重量Ｔｂが０ｔに切替わり、情報表示領域５３に表示される総和が５ｔに切替わる。また、情報表示領域５２に示される重量Ｔｂが５ｔで、かつ、情報表示領域５３に示される総和Ｎが５ｔとなる状態で、総和更新指令が入力されると、情報表示領域５２に示される重量Ｔｂが０ｔに切替わり、情報表示領域５３に表示される総和が１０ｔに切替わる。

また、クラムシェルバケット６０から積載物を積載する対象となる運搬車両を変更する場合等において、作業者等は、ボタン４５，４６等を介してリセット指令を入力する。これにより、コントローラ４１は、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎを０にリセットする。例えば、情報表示領域５３に示される総和Ｎが１０ｔ等となる状態でリセット指令が入力されると、情報表示領域５３に示される総和Ｎは０ｔに切替わる。

本実施形態では、コントローラ４１は、計測したロープ２２の荷重Ｔからクラムシェルバケット６０の自重Ｔａを減算した減算値を、クラムシェルバケット６０に堆積されている積載物の重量Ｔｂとして計測する。このため、クラムシェルバケット６０に堆積されている積載物の重量Ｔｂが、適切に計測される。また、本実施形態では、計測指令の入力に基づいて、コントローラ４１は、計測したクラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂ、及び、運搬車両にクラムシェルバケット６０から積載された積載物の重量の総和Ｎを告知させる。このため、作業者等は、重量Ｔｂ及び総和Ｎを適切に把握可能になる。すなわち、作業者等は、運搬車両に既に積載されている積載物の情報、及び、運搬車両に積載される予定の積載物の情報を、適切に把握可能になる。

作業者等が重量Ｔｂ及び総和Ｎを適切に把握することにより、運搬車両への積載物の過積載が有効に防止されるとともに、クラムシェルバケット６０を用いて積載物を運搬車両に積載する作業の作業効率が向上する。また、クラムシェルバケット６０の自重Ｔａを除いた積載物の重量Ｔｂが作業者等に把握されることにより、クラムシェルバケット６０に積載物が過度に積載されることが、有効に防止される。

また、本実施形態では、表示部４７において、クラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂ、及び、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎが、互いに対して並んで表示される。このため、作業者等は、運転室５で操作を行いながら、重量Ｔｂ及び総和Ｎを容易に把握可能となる。

また、本実施形態では、コントローラ４１は、総和更新指令の入力に基づいて、直近の計測での重量Ｔｂを総和Ｎに加算することにより、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎを更新する。そして、更新された総和Ｎが、作業者等に告知される。このため、作業者等は、更新された総和Ｎを適切に把握可能となる。また、クラムシェルバケット６０に堆積された積載物を運搬車両に積載した時点又はその直後に総和更新指令を入力することにより、更新された総和Ｎは、適切な値になる。

また、本実施形態では、総和Ｎが許容重量Ｎｔｈ以上の場合は、コントローラ４１は、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎが許容重量Ｎｔｈ以上になったことを、警告させる。これにより、作業者等は、運搬車両への積載物の過積載をさらに把握し易くなる。

また、本実施形態では、コントローラ４１は、リセット指令の入力に基づいて、運搬車両における積載物の重量の総和Ｎを０にリセットする。このため、クラムシェルバケット６０から積載物を積載する対象となる運搬車両を変更する場合に作業者等がリセット指令を入力することにより、変更した運搬車両でも総和Ｎが、適切な値となる。

また、本実施形態の重量計測装置４０では、前述のように、ロープ２２が掛けられるシーブ２３が、シャフト３１の中心軸Ｐ２を中心として回転可能に、シャフト３１に支持される。そして、中心軸Ｐ２に沿う方向についてシャフト３１の一端に油圧シリンダ３７Ａが取付けられ、中心軸Ｐ２に沿う方向について油圧シリンダ３７Ａとは反対側の端で、油圧シリンダ３７Ｂがシャフト３１に取付けられる。そして、重量計測装置４０では、油圧シリンダ３７Ａ，３７Ｂのそれぞれの圧力の検知結果に基づいて、前述のように、ロープ２２に作用する荷重Ｔが算出される。このため、重量計測装置４０の構成が複雑化することなく、ロープ２２に作用する荷重Ｔが計測され、クラムシェルバケット６０における積載物の重量Ｔｂが計測される。

また、本実施形態の重量計測装置４０では、ウィンチ２１の駆動が停止され、ロープ２２の繰出し動作及び巻取り動作が停止されても、油圧シリンダ３７Ａに荷重Ｒａが作用し、油圧シリンダ３７Ｂに荷重Ｒｂが作用する。したがって、ウィンチ２１の駆動が停止されても、荷重Ｒａ，Ｒｂに基づいて、ロープ２２に作用する荷重Ｔが適切に計測される。このため、ウィンチ２１の駆動が停止されても、重量Ｔｂ及び総和Ｎが適切に算出される。

（変形例）
なお、クレーン１以外の建設機械にも、前述の実施形態等と同様の重量計測装置４０が設けられ、前述の実施形態等と同様にして重量Ｔｂの計測、及び、総和Ｎの算出が行われてもよい。この場合も、重量Ｔｂ及び総和Ｎが、コントローラ４１によって告知される。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

１…クレーン、２…下部走行体、３…上部旋回体、６…ブーム、２１…ウィンチ、２２…ロープ、２３…シーブ、３１…シャフト、３２…ブラケット、３７Ａ，３７Ｂ…油圧シリンダ、４０…重量計測装置、４１…コントローラ、４２Ａ，４２Ｂ…圧力センサ、４３…ユーザインタフェース、４７…表示部、６０…クラムシェルバケット。

Claims (5)

1. ウィンチから繰出されるロープを介して伝達される操作力によって駆動されるクラムシェルバケットが起伏可能なブームの前端部から吊下げられる建設機械に設けられる重量計測装置であって、
   計測指令の入力に基づいて、前記ロープに作用している荷重を計測するとともに、計測した前記ロープの前記荷重から前記クラムシェルバケットの自重を減算した減算値を、前記クラムシェルバケットに堆積されている積載物の重量として計測し、
   計測した前記クラムシェルバケットにおける前記積載物の前記重量、及び、前記建設機械とは別の運搬車両に前記クラムシェルバケットから積載された前記積載物の重量の総和を告知させる、
   コントローラを具備する、重量計測装置。
2. 前記コントローラは、総和更新指令の入力に基づいて、直近の計測での前記クラムシェルバケットにおける前記積載物の前記重量を前記運搬車両における前記積載物の前記重量の前記総和に加算することにより、前記運搬車両における前記積載物の前記重量の前記総和を更新し、更新した前記総和を告知させる、請求項１の重量計測装置。
3. 前記ウィンチと前記ブームの前記前端部との間において前記ロープが掛けられるシーブと、
   中心軸に沿って延設され、前記中心軸を中心として回転可能に前記シーブを支持するシャフトと、
   前記中心軸に沿う方向について前記シャフトの一端に取付けられる第１の油圧シリンダと、
   前記中心軸に沿う前記方向について前記第１の油圧シリンダとは反対側の端で前記シャフトに取付けられる第２の油圧シリンダと、
   前記第１の油圧シリンダ及び前記第２の油圧シリンダのそれぞれに作用する圧力を検知するセンサと、
   をさらに具備し、
   前記コントローラは、前記センサでの前記圧力の検知結果に基づいて、前記シーブに作用している荷重を算出し、前記シーブに作用している前記荷重に基づいて、前記ロープに作用している前記荷重を算出する、
   請求項１又は２の重量計測装置。
4. 計測した前記クラムシェルバケットにおける前記積載物の前記重量、及び、前記運搬車両における前記積載物の前記重量の前記総和が、前記コントローラによって、互いに対して並べて表示される表示部をさらに具備する、請求項１乃至３のいずれか１項の重量計測装置。
5. 前記請求項１乃至４のいずれか１項の重量計測装置と、
   前記ウィンチが設けられる上部旋回体と、
   前記上部旋回体が鉛直上側から旋回可能に連結される下部走行体と、
   前記上部旋回体に起伏可能に連結され、前記上部旋回体と一緒に前記下部走行体に対して旋回可能な前記ブームと、
   前記ウィンチから繰出される前記ロープと、
   前記ブームの前記前端部から吊下げられ、前記ロープを介して伝達される前記操作力によって駆動される前記クラムシェルバケットと、
   を具備する、建設機械。

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