JP2022053824A - 車載型積載重量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送車両の積載重量を直接且つ高精度に計測することができる車載型積載重量計測装置を提供すること。【解決手段】ダンプカー（搬送車両）１００の荷台１１０に設置され、荷台１１０に積載される積載物Ｗの重量を計測する車載型積載重量計測装置１を、積載物Ｗを積載するための矩形平板状の秤量台２を、荷台１１０上に設置された複数のロードセル（荷重センサ）１０によって少なくとも水平方向の移動を許容して支持し構成する。ここで、荷台１１０の底板１１３上に、車幅方向に沿う３つの補強プレート９を車両前後方向前端と後端及び中間部にそれぞれ固着するとともに、各補強プレート９上の車幅方向両端部にロードセル１０をそれぞれ配置する。【選択図】図３

Description

本発明は、搬送車両の荷台に設置されて積載物の重量を直接計測するための車載型積載重量計測装置に関する。

例えば、建設工事や土木工事において発生した土砂などは、通常、ダンプカー等の大型の搬送車両によって処理場や処分場などへと運搬される。ダンプカー等の大型の搬送車両は、一度に多くの土砂などを運搬することができるが、規定の積載重量を超える過積載状態で搬送車両が道路を走行すると、道路に与える物理的ダメージや事故発生時の交通遮断や交通渋滞の影響などが大きくなる。

そこで、搬送車両の積載荷重を計測し、過積載を未然に防ぐことを目的に従来より搬送車両の積載重量を計測する装置やシステムが種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平９－１１３３３９号公報 特開平１０－１４８５６５号公報

しかしながら、特許文献１，２において提案されている積載重量計測装置や計測システムは、台貫計として地上の所定場所に設置されており、積載物を積載した搬送車両を台貫計に載せて当該搬送車両と積載物の合計重量を計測し、その計測値から搬送車両単体の重量を差し引いて積載物の重量（積載重量）を算出することが行われているため、積載重量の誤差が出やすいという問題のほか、台貫計の設置場所まで積載物を積載した搬送車両で出向く必要があるという時間やコストのロスも無視できないという問題がある。

上記問題のために、誤差を予め見込んで過少（少な目）の積載物を搬送車両に積載する場合には、搬送車両が１回で運搬することができる積載物の量が少なくなるために運搬効率が悪く、搬送車両の往復回数が増えるという問題がある。過少積載に対しては、過少分（不足分）の積載物を追加すれば良いが、そのために搬送車両が積載場所と台貫計との間を往復することになるため、走行時間や燃費ロスが大きくなるという新たな問題が派生する。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、搬送車両の積載重量を直接且つ高精度に計測することができる車載型積載重量計測装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、搬送車両の荷台に設置され、前記荷台に積載される積載物の重量を計測する車載型積載重量計測装置を、積載物を積載するための矩形平板状の秤量台を、前記荷台上に設置された複数の荷重センサによって少なくとも水平方向の微小移動を許容して下面から支持し構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記荷台の底板上に、車幅方向に沿う３つの補強プレートを車両前後方向前端と後端及び中間部にそれぞれ固着するとともに、各補強プレート上の車幅方向両端部に前記荷重センサをそれぞれ配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記荷重センサは、ロードセルであって、前記秤量台の下面に固定された第１のセンサ部材と前記補強プレートの上面に固定された第２のセンサ部材の相対向する箇所にそれぞれ突設された半球状凸部同士を点接触させて構成されるピボット構造を有していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１～３の何れかに記載の発明において、前記秤量台の少なくとも水平方向の移動を規制するストッパ手段を設けたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記秤量台の車両前後方向前端部と後端部の各左右の計４箇所に矩形の開口窓を形成し、各開口窓を前記荷台上に立設された４つの各位置決めブロックに両者間に所定隙間を設けてそれぞれ嵌め込み、前記ストッパ手段を、前記各開口窓の周壁から前記各位置決めブロックに向かって水平且つ互いに直交する２方向に突設された少なくとも２つのボルトとこれに螺合するロックナットによって構成したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１～５の何れかに記載の発明において、前記秤量台の前端縁と左右の側端縁から縦壁をそれぞれ略垂直に起立させたことを特徴とする。また請求項７に記載の発明は、前記荷重センサで計測した積載重量が荷台の前部背面の表示部に表示されるようにしたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、搬送車両の荷台に設置された秤量台に積載される積載物の重量を、秤量台の下に配置した複数の荷重センサによって直接計測するため、搬送車両の重量に関係なく、積載重量のみを直接且つ高精度に計測することができる。特に、秤量台は、荷台上で垂直方向に移動可能で水平方向は微小量移動を許容しているため、この秤量台上の積載物の正味の重量（垂直荷重）のみを高精度に計測することができる。このため、計測誤差を予め見込んで過少（少な目）の積載物を搬送車両に積載する必要がなく、搬送車両による積載物の運搬効率が高められる。

請求項２に記載の発明によれば、荷台の底板の撓み変形が３つの補強プレートによって抑制され、しかも、計６個の荷重センサが剛性の高い補強ブレーと上に設置されるため、秤量台上に積載された積載物の重量（積載重量）が６個の荷重センサによって高精度に計測される。また、積載物の積載状態に場所的な偏りがあっても、計６個の荷重センサによって積載物の重量（積載重量)が高精度に計測される。なお、荷重センサの個数は６個が最適であり、それ以外の個数では、その計測精度が積載物の場所的な偏りの影響を受けることが実験的に確認された。

請求項３に記載の発明によれば、荷重センサであるロードセルは、相対向する２つの半球状凸部同士を点接触して構成されるピボット構造を有しているため、積載物を積載する秤量台が多少傾いても或いは水平方向に多少移動しても、積載物の重量（積載重量）がロードセルによって常に高精度に計測される。

請求項４及び５に記載の発明によれば、積載物が積載された秤量台は、その水平方向の位置決めが高精度になされるとともに、少なくとも水平方向の移動（振れ）がストッパ手段によって規制されるため、該秤量台に積載された積載物の重量（積載重量）がロードセルなどの荷重センサによって常に高精度に計測される。

請求項６に記載の発明によれば、秤量台上に積載された積載物が搬送車両の荷台の前端板と左右の側板に接触することがないため、荷台の前端板と左右の側板が積載物から横方向の力を受けることがない。このため、積載物が荷台の前端板と左右の側板に接触する場合に両者間に発生する上向き（反重力方向）の摩擦力分だけ積載物の重量（垂直荷重）が減じられることがなく、秤量台上の積載物の重量（積載重量）のみが直接且つ高精度に計測される。

本発明に係る車載型積載重量計測装置を備えた搬送車両（ダンプカー）の側面図である。 図１の矢視Ａ方向の部分図である。 本発明に係る車載型積載重量計測装置の破断平面図である。 本発明に係る車載型積載重量計測装置の正面図（図３の矢視Ｂ方向の図）である。 本発明に係る車載型積載重量計測装置の側面図（図３の矢視Ｃ方向の図）である。 図４のＤ部拡大詳細図である。 図６のＥ－Ｅ拡大線断面図である。 図３のＦ部拡大詳細図である。 図８のＧ－Ｇ線断面図である。 図８のＨ－Ｈ線断面図である。 （ａ）は図５のＩ部拡大詳細図、（ｂ）は秤量台に縦壁を設けない場合の荷重の関係を説明する（ａ）と同様の図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車載型積載重量計測装置を備えた搬送車両（ダンプカー）の側面図、図２は図１の矢視Ａ方向の部分図であり、図１に示す搬送車両１００はダンプカーであって、その前端部のキャビン１０１から後方には荷台１１０が水平に延びている。ここで、荷台１１０は、その後端部を中心として図１に鎖線にて示すように上方（図示矢印方向）に回動可能であって、このように荷台１１０が回動して傾斜することによって、該荷台１１０に積載された土砂などの積載物Ｗが落下して荷台１１０から降ろされる。

ところで、荷台１１０には本発明に係る後述の車載型積載重量計測装置１（図３～図５参照）が設置されており、この車載型積載重量計測装置１によって計測された積載物Ｗの重量（積載重量）は、荷台１１０の前端に立設された前端板１１１に配置された図２に示す表示部１２０にデジタル表示される。

ここで、本発明に係る車載型積載重量計測装置１を図３～図１１に基づいて以下に説明する。

図３は本発明に係る車載型積載重量計測装置の破断平面図、図４は同車載型積載重量計測装置の正面図（図３の矢視Ｂ方向の図）、図５は同車載型積載重量計測装置の側面図（図３ノ矢視Ｃ方向の図）、図６は図４のＤ部拡大詳細図、図７は図６のＥ－Ｅ線拡大断面図、図８は図３のＦ部拡大詳細図、図９は図８のＧ－Ｇ線断面図、図１０は図８のＨ－Ｈ線断面図、図１１（ａ）は図５のＩ部拡大詳細図、図１１（ｂ）は秤量台に縦壁を設けない場合の荷重の関係を説明する図１１（ａ）と同様の図である。なお、以下の説明においては、図３～図５に示す矢印方向をそれぞれ「前後」、「左右」及び「上下」方向とする。

本発明に係る車載型積載重量計測装置１は、前述のようにダンプカー１００の荷台１１０に設置されるものであって、図３～図５に示すように、矩形平板状の秤量台２を有している。この秤量台２は、図３～図５に鎖線にて示す荷台１１０の内側に沿って水平に設置される長方形の中空部材であって、図３に示すように、周囲に沿って配置されて矩形枠を構成する前後の支持フレーム３と左右の支持フレーム４及び複数の補強フレーム５，６の上下面に長方形の鋼板７，８（図４参照）を溶着することによって構成されている。ここで、１つの補強フレーム５は、車幅方向中央に車両前後方向に沿って配置されており、８つの補強フレーム６は、補強フレーム５に直交するよう車幅方向に沿って車両前後方向に所定の間隔で配置されている。なお、本実施の形態では、支持フレーム３，４と補強フレーム５，６は、Ｈ型鋼によって構成されている。

また、図５及び図６に示すように、秤量台２の前端縁と左右の側端縁からは縦壁２ａ，２ｂがそれぞれ垂直に起立しており、これらの縦壁２ａ，２ｂの高さは、荷台１１０の左右の側板１１２の高さと同等に設定されている。

他方、図３及び図４に示すように、ダンプカー１００の荷台１１０の底板１１３上には、車幅方向に沿うチャンネル状の３つの補強プレート９が前端部と後端部及び前後方向中間部にそれぞれ固着されている。そして、各補強プレート９上の左右両端部には、荷重センサであるロードセル１０がそれぞれ配置されている。

したがって、本実施の形態では、荷台１１０に計６つのロードセル１０が配置されており、図３に示すように、秤量台２は、その四隅部と前後方向中央の左右の計６箇所がロードセル１０によって荷台１１０に対して水平方向及び上下方向に移動可能に支持されている。

ここで、各ロードセル１０は、荷重を電気信号に変換するセンサであって、一例として図７に示すように構成されている。

すなわち、図７に示すように、各ロードセル１０は、高さ調整用の２枚のシム１１，１２を介して秤量台２の下面の鋼板８に固定された第１のセンサ部材１０Ａと各補強プレート９の上面に固定された第２のセンサ部材１０Ｂの相対向する箇所にそれぞれ突設された半球状凸部１０ａ，１０ｂ同士を点接触させて構成されるピボット構造を有している。なお、上側のシム１１は、秤量台２の下面の鋼板８に固着されており、下側のシム１２は、複数本のボルト１３によって上側のシム１１に着脱可能に取り付けられており、下側のシム１２を厚さの異なるものに交換することによって、図７に示す高さｈを調整することができる。

ところで、図３に示すように、秤量台２の前後方向前端部と後端部の各左右の計４箇所には矩形の開口窓２Ａがそれぞれ形成されている。また、秤量台２の略中央部にも矩形の開口窓２Ｂが形成されている。

他方、荷台１１０の底板１１３上の４箇所（秤量台２に形成された４つの開口窓２Ａに対応する４箇所）には、図８～図１０に示すように、位置決めブロック１４が垂直に立設されている。

而して、秤量台２は、これの４箇所に形成された各開口窓２Ａを荷台１１０上に立設された４つの各位置決めブロック１４に両者間に所定隙間を設けてそれぞれ嵌め込むことによって、荷台１００に対して位置決めされた状態で、その６箇所がロードセル１０によってそれぞれ水平方向及び上下方向に移動可能に支持されている。

ここで、図８～図１０に示すように、秤量台２の４箇所に形成された各開口窓２Ａ（図８～図１０には１つのみ図示）の周壁からは、周壁に進退可能に螺合する２つのボルト１５，１６が各位置決めブロック１４に向かって水平且つ互いに直交する２方向に沿って突設されている。具体的には、一方のボルト１５は、図８及び図９に示すように、前後方向に沿って配置されており、他方のボルト１６は、図８及び図１０に示すように、一方のボルト１５と直交する左右方向に沿って配置されている。そして、これらのボルト１５，１６には、２つのロックナット１７，１８がそれぞれ螺合している。

また、各位置決めブロック１４の上面には、矩形のストッパプレート１９が４本のボルト２０によって水平に固定されており、図１０に示すように、このストッパプレート１９のオーバーハング部とボルト１６の頭部１６ａとの間には図示の微小隙間δ３が形成されている。

また、一方のボルト１５の頭部１５ａと位置決めブロック１４との間には、図９に示すように、前後方向の隙間δ１が形成され、他方のボルト１６の頭部１６ａと位置決めブロック１４との間には、図１０に示すように、左右方向の微小隙間δ２が形成されている。

したがって、秤量台２は、荷台１００に対して水平方向、具体的には前後方向に微小隙間δ１、左右方向に微小隙間δ２の範囲で移動が許容されていると共に、上下方向には微小隙間δ３の範囲で移動が許容されている。ここで、微小隙間δ１，δ２は、各ボルト１５，１６を回してそれぞれの開口窓２Ａの周壁からの突出量を変化させることによって調整され、調整後はこれらのボルト１５，１６にそれぞれ螺合するロックナット１７，１８を締め付けて各ボルト１５，１６を固定すれば、微小隙間δ１，δ２は、調整後の値に保持される。このように、２つのボルト１５，１６とこれらに螺合するロックナット１７，１８及びストッパプレート１９は、秤量台２の水平方向と上下方向の移動の許容範囲を規定するためのストッパ手段を構成している。なお、秤量台２に形成された４つの開口窓２Ａは、図３に示すように、通常は矩形プレート状のカバー２１によって上面が覆われている。

他方、秤量台２の略中央部に形成された開口窓２Ｂの内部には、各ロードセル１０から出力される検出信号を処理して積載重量を算出するためのコントローラ２２（図３参照）が収容されており、このコントローラ２２によって算出される積載重量は、図２に示す表示部１２０にデジタル表示される。なお、開口窓２Ｂも通常は矩形プレート状のカバー２３によって上面が覆われている（図３参照）。

而して、以上のように構成された車載型積載重量計測装置１は、図４及び図５に示すように、秤量台２上に積載された土砂などの積載物Ｗの重量（積載重量）を計６つのロードセル１０に得られる検出値を収集して演算処理することによって計測し、その計測値を前述のように図２に示す表示部１２０にデジタル表示するが、この車載型積載重量計測装置１によれば以下のような効果が得られる。

すなわち、本実施の形態に係る車載型積載重量計測装置１においては、ダンプカー１００（図１参照）の荷台１１０に設置された秤量台２に積載される積載物Ｗの重量（積載重量）を計６つのロードセル１０に得られる検出値を演算処理することよって直接計測するため、ダンプカー１００の重量に関係なく、積載重量のみを直接且つ高精度に計測することができる。特に、秤量台２は、水平方向に移動可能であるため、この秤量台２上の積載物Ｗの正味の重量（垂直荷重）のみを直接且つ高精度に計測することができる。このため、計測誤差を予め見込んで過少（少な目）の積載物Ｗをダンプカー１００に積載する必要がなく、ダンプカー１００による積載物Ｗの運搬効率が高められる。

また、本実施の形態に係る車載型積載重量計測装置１においては、荷台１１０の底板１１３の撓み変形が３つの補強プレート９によって抑制され、しかも、計６つのロードセル１０が剛性の高い補強ブレート９上に設置されるため、秤量台２上に積載された積載物Ｗの重量（積載重量）が６つのロードセル１０によって高精度に計測される。この場合、積載物Ｗの積載状態に場所的な偏りがあっても、計６つのロードセル１０に得られる検出値を所定の演算式に基づき処理して積載物Ｗの重量（積載重量)を算出するから、積載重量を高精度に計測できる。なお、ロードセル１０の個数は６つが最適であり、それ以外の個数では、その計測精度が積載物Ｗの場所的な偏りの影響を受けることが実験的に確認された。

さらに、本実施の形態においては、各ロードセル１０は、第１のセンサ部材１０Ａと第２のセンサ部材１０Ｂの相対向する２つの半球状凸部１０ａ，１０ｂ同士を点接触させて構成されるピボット構造を有しているため、積載物Ｗを積載する秤量台２が多少傾いても或いは水平方向に許容範囲内で多少移動しても、積載物Ｗの重量（積載重量）が６個のロードセル１０によって常に高精度に計測される。

また、本実施の形態に係る車載型積載重量計測装置１においては、秤量台２の前後方向前端部と後端部の各左右の計４箇所に矩形の開口窓２Ａをそれぞれ形成し、各開口窓２Ａにおいて、荷台１１０上に立設された４つの各位置決めブロック１４を、開口窓２Ａとブロック１４の間に所定隙間を設け、その隙間に秤量台の水平方向の移動を規制するストッパ手段を配置したため、積載物Ｗが積載された秤量台２は、その水平方向の移動を微小量に規制することができる。即ち、この秤量台２の水平方向の移動（振れ、変位）がストッパ手段を構成する水平向きのボルト１５，１６とロックナット１７，１８によって微小隙間δ１，δ２の範囲内に規制されるとともに、同秤量台２の上下方向の移動も上下ストッパ手段を構成するストッパプレート１９とボルト１６によって微小隙間δ３の範囲に規制されるため、該秤量台２に積載された積載物Ｗの重量（積載重量）が６個のロードセル１０によって常に高精度に計測できることになる。

さらに、本実施の形態に係る車載型積載重量計測装置１においては、図４及び図５に示すように、秤量台２の前端縁と左右の側端縁から縦壁２ａ，２ｂをそれぞれ略垂直に起立させたため、該秤量台２上に積載された積載物Ｗがダンプカー１００（図１参照）の荷台１１０の前端板１１１と左右の側板１１２に接触することがなく、積載物Ｗの重量（荷重）は全て秤量台２が支えることになる。このため、荷台１１０の前端板１１１と左右の側板１１２が積載物Ｗから横方向の力を受けることがない。したがって、積載物Ｗが荷台１１０の前端板１１１と左右の側板１１２に接触する場合に両者間に発生する上向き（反重力側）の摩擦力分だけ積載物Ｗの重量（垂直荷重）が減じられることがなく、秤量台２上の積載物の重量（積載重量）のみが直接且つ高精度に計測される。

例えば、図１１（ａ）に示すように、秤量台２の側端縁に縦壁２ｂが立設されている本実施の形態の場合には、秤量台２上の積載物Ｗが荷台１１０の側板１１２に接触することがないために両者間に摩擦力が発生せず、積載物Ｗの正味の重量（積載重量）が垂直荷重として高精度に計測される。これに対して、秤量台２の側端縁に縦壁２ｂが立設されていない場合には、図１１（ｂ）に示すように、秤量台２上の積載物Ｗが荷台１１０の側板１１２に接触する。このため、荷台１１０の側板１１２は、積載物Ｗから横方向の力Ｎを受け、この側板１１２と積載物Ｗとの間には、次式にて表される上向き（反重力方向）の摩擦力Ｆが発生する。

Ｆ＝μ・Ｎ
ここに、μは積載物Ｗと側板１１２との間の摩擦係数である。

したがって、積載物Ｗの重量（積載重量）が摩擦力Ｆだけ小さく計測され、積載重量に摩擦力Ｆ分の誤差が発生する。なお、この誤差は、積載物Ｗの粘性が高くて摩擦係数μが大きいほど大きくなる。

なお、以上の実施の形態においては、荷重センサとしてロードセル１０を使用したが、荷重センサとしては、荷重を電気信号に変換するものであれば、他の任意のものを使用することができる。また、搬送車両をダンプカーとして説明したが、本発明はダンプカー以外の一般の貨物トラックを含む搬送車両に適用できること勿論である。

その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１ 車載型積載重量計測装置
２ 秤量台
２Ａ，２Ｂ 秤量台の開口窓
２ａ，２ｂ 秤量台の縦壁
９ 補強プレート
１０ ロードセル（荷重センサ）
１０Ａ ロードセルの第１のセンサ部材
１０Ｂ ロードセルの第２のセンサ部材
１０ａ，１０ｂ センサ部材の半球状凸部
１４ 位置決めブロック
１５，１６ ボルト（ストッパ手段）
１７，１８ ロックナット（ストッパ手段）
１９ ストッパプレート（上下ストッパ手段）
１００ ダンプカー（搬送車両）
１１０ 荷台
１１１ 荷台の前端板
１１２ 荷台の側板
１１３ 荷台の底板
１２０ 表示部
Ｗ 積載物
δ１～δ３ 微小隙間

Claims (7)

1. 搬送車両の荷台に設置され、前記荷台に積載される積載物の重量を計測する装置であって、
   積載物を積載するため前記荷台の内側に略丁度収まる矩形平板状の秤量台を、前記荷台上に設置された複数の荷重センサによって少なくとも水平方向に微小量の移動を許容して支持し構成されることを特徴とする車載型積載重量計測装置。
2. 前記荷台の底板上に、車幅方向に沿う３つの補強プレートを車両前後方向前端と後端及び中間部にそれぞれ固着するとともに、各補強プレート上の車幅方向両端部に前記荷重センサをそれぞれ配置した請求項１に記載の車載型積載重量計測装置。
3. 前記荷重センサは、ロードセルであって、前記秤量台の下面に固定された第１のセンサ部材と前記補強プレートの上面に固定された第２のセンサ部材の相対向する箇所にそれぞれ突設された半球状凸部同士を点接触させて構成されるピボット構造を有している請求項１または２に記載の車載型積載重量計測装置。
4. 前記秤量台の少なくとも水平方向の移動を規制するストッパ手段を設けた請求項１～３の何れかに記載の車載型積載重量計測装置。
5. 前記秤量台の車両前後方向の前端部と後端部の各左右の計４箇所に矩形の開口窓を形成し、各開口窓の内部に前記荷台上に立設される４つの各位置決めブロックを配置し、前記開口窓と位置決めブロックの間に所定隙間を設け、前記隙間において前記ストッパ手段を、前記各開口窓の周壁から前記各位置決めブロックに向かって水平且つ互いに直交する２方向に突設された少なくとも２つのボルトとこれに螺合するロックナットによって構成した請求項４に記載の車載型積載重量計測装置。
6. 前記秤量台の前端縁と左右の側端縁から縦壁をそれぞれ略垂直に起立させた請求項１～５の何れかに記載の車載型積載重量計測装置。
7. 前記搬送車両の荷台の前部背面に、前記荷重センサによって計測した積載重量の表示部を設けた請求項１～６の何れかに記載の車載型積載重量計測装置。

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