JP2626667B2

JP2626667B2 - 積載重量検出装置

Info

Publication number: JP2626667B2
Application number: JP62236616A
Authority: JP
Inventors: 祥二戸澤; 出森田; 守恩田
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPS6479621A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この発明は、積込車輌における積層重量を測定し、表
示する装置に関する。

【従来の技術】

積込車輌における積載重量を測定するに際して従来
は、バケットを所定位置まで上昇し、その位置でのリフ
トシリンダの油圧を検出して積載重量を測定している。また、積載重量の表示及びプリントアウトは積込みデ
ータの演算後にのみ行なっている。従って、積載重量はバケットを所定位置まで上昇しな
くてはならないため、測定表示までオペレータによる操
作が煩雑化し、更に積載重量が大きい場合に高位置に上
昇させるので安全性の点で問題があった。また、積載重量を記憶していないため任意の時刻に任
意の形式で表示およびプリントアウトをすることができ
ない。

【発明が解決しようとする問題点】

この発明は上記事情に鑑みて鋭意研究の結果創案され
たものであって、その主たる課題は、積込車輌における
積載重量の測定にあたりバケットの高さと引き起こし角
度を特定した一定の姿勢のに限定する必要がなく積載重
量を測定し外部表示することのできる積載重量検出装置
を提供することにある。

【問題点を解決するための手段】

この発明は、上記課題を達成するために、（ａ）．バケットに連結されたリフトシリンダの油圧を
検出するリフトシリンダ油圧センサを設ける、（ｂ）．リフトアームの高さを検出するリフトアーム高
さセンサを設ける、（ｃ）．バケット引起しシリンダの引起し角度を検出す
る引起し角検出手段を設ける、（ｄ）．車輌の走行速度を検出する車速センサを設け
る、（ｅ）．データまたはコマンド入力用のキーボードを設
ける、（ｆ）．自動モードとマニュアルモードとを選択可能と
するモード選択手段を設ける、（ｇ）．自動モード選択時には、バケット内に荷が積み
込まれた後に、引起し角検出センサの検出値が所定角以
上に引き起こされたか否か、リフトアーム高さセンサの
検出値が所定高さの範囲内であるか否かを判定し、これ
らの条件が満たされるとリフトアームが停止または上昇
開始してからタイマー手段で所定時間の経過を測定し、
または車輌が停止または一定の速度で動きだしてからタ
イマー手段で所定時間の経過を測定し、マニュアルモード選択時には、上記判定を行なわない
ようにした測定条件判定手段を設ける、（ｈ）．該測定条件判定手段からの測定信号をもとに、
リフトシリンダの油圧データとリフトアームの高さデー
タと引起し角データと車速データとから積載重量を演算
する積載重量測定手段を設ける、（ｉ）．オペレータが上記演算された積載重量値が不正
確と判断した場合にキーボードからのコマンドの入力に
よって、上記演算された積載重量値をトラックスケール
等による他の測定手段により測定された測定値に置き換
えるデータ置換手段を設ける、（ｊ）．所定のリフトアームの高さと引き起こし角度の
もので、バケット空荷時のリフトシリンダの油圧データ
を測定し、該油圧データを基準値として調整する０調整
手段を設ける、（ｋ）．測定された積載重量及びキーボードから入力さ
れたデータを記憶するメモリを設ける、（ｌ）．測定された積層重量を表示する外部表示手段を
設ける、という技術的手段を講じている。

【作用】

自動モードを選択すると、リフトシリンダ油圧セン
サ、リフトアーム高さセンサ、及び引起し角センサから
検出された検知信号をもとに、測定条件判定手段で引起
し角検出センサの検出値が所定角以上に引き起されたか
否か、リフトアーム高さセンサの検出値が所定高さの範
囲内であるか否かを判定し、これらの条件が満たされる
とリフトアームが停止または上昇開始してから所定時間
が経過し、また車輌が停止または動きだしてから所定時
間が経過したか否かを判定する。これらの条件が満たされた場合、あるいはマニュアル
モードが選択された場合には、すでにキーボードからあ
るいはプログラムにより入力されている補助係数を基
に、積載重量測定手段でリフトシリンダの油圧データと
リフトアームの高さデータと引起し角データと車速デー
タとから積載重量を演算する。上記のようにして測定された積載重量及びキーボード
から入力されたデータはメモリに記憶されると共に、表
示器に表示される。オペレータが上記演算値が不正確と判断した場合に
は、キーボードからのコマンドの入力によって、データ
置換手段で上記演算された積載重量値をトラックスケー
ル等の他の測定手段により測定された測定値に置き換え
る。また、０調整手段により、バケット空荷時のリフトシ
リンダの油圧値を調整して演算精度を高めることができ
る。更に、プリンタを接続することによって、キーボード
から入力された識別コードおよびまたは測定時刻データ
をキーワードとして任意フォーマットでプリントアウト
することができる。

【実施例】

以下に、この発明の積載重量検出装置を積込車輌の一
例として示すホイールローダに搭載した場合の好適実施
例を図面に基づいて説明する。積載重量検出装置は、第１図及び第２図に示す如く、
左右シフトシリンダ油圧センサ2,3と、リフトアーム高
さセンサ４と、引起し角検出センサ５と、車速センサ６
と、キーボード７とを入力装置としてシングルチップマ
イコンユニット１に接続し、表示器21とプリンタ23とを
出力装置として接続した構成からなっている。左右リフトシリンダ油圧センサ２、３は、ホイールロ
ーダのバケットを保持するリフトアームを昇降する左右
一対のリフトシリンダの油圧をそれぞれ検出する油圧セ
ンサである。また、リフトアーム高さセンサ４は、一方（実施例で
は右側）のリフトアームの高さを検出する位置センサで
あって、第４図に示す如くバケットのヒンジピンの高さ
を測定するシリンダ状のセンサからなっている。このリフトアーム高さセンサ４は、シャフトの中途部
に伸縮調整可能に調整用ナットN1が設けられて、先端が
上記リフトアームの連結個所に枢着されているが、上記
調整用ナットN1を介してシャフト長を調整することがで
きる。次に、引起し角検出センサ５は、本実施例ではチルト
シリンダのストロークを検出するシリンダ状のセンサか
らなっている。即ち、この引起し角検出センサ５は、第５図に示す如
く、センサロッドの先端がチルトシリンダのロッドに固
着されており、センサロッドは調整ナットN2を介して長
さ調整が可能な構成となっている。これらセンサ２〜５はA/D変換器８を介してシングル
チップマイコンユニット１に接続されている。また車速センサ６は、公知のピックアップセンサから
なっており、装置本体１内のカウンタ16に検出信号を送
出して車速を検出している。ここでシングルチップマイコンユニット１は、中央演
算処理部（CPU）1aと、キーボード７からの信号を入力
する入力側インターフェース1bと後述の表示器21とプリ
ンタ23に演算後のデータを出力させる出力側インターフ
ェース1cと、演算処理の所定プログラムが予め記憶され
ているプログラムメモリ（ROM）15aと、プログラム処理
上のデータを格納するメモリ（RAM）15bと、タイマ割込
みのタイミングを処理するタイマ割込みコントローラ26
とからなっている。また、図中17はバッテリでバックアップされたカレン
ダ付時計プロセッサである。 18は積込毎のデータ（重量または量及び時刻）を記憶
する記録用メモリであって、本実施例ではEEPROMが用い
られている。この記録用メモリ18は装置本体に内臓されたものであ
っても、あるいは装置本体と着脱可能な可搬性を有する
ものであってもよく、ICカード、光カードやROMパック
その他のメモリユニットを用いてもよい。 19はバケットの引起し角とリフトアームの高さに対す
る油圧と荷重との関係のデータテーブルを記憶している
メモリ（ROM）である。そして、前記出力側インターフェース1cを介してキー
ボード７上のLED（インジケータ）20及び積込、累積、
コメントの各表示器21にデータを出力するものであり、
プリンタ23は更にプリンタとの接続用インターフェース
（本実施例ではパラレルインターフェース）22を介して
接続可能となっている。次ぎに装置本体Ｄのパネルは、第３図（ａ）に示す如
く、本実施例では、図中右側にテンキーＴとプリントス
イッチK1、クリアスイッチK2およびストップスイッチK3
を有するキーボード７を一体に設けている。また、中央には上段に、１回毎の積込重量を表示する
第１液晶表示器21aと、その右に積込重量の累積値を表
示する第２液晶表示器21bとが配置され下段に表示面の
大きい液晶表示モジュール21cが配置されている。この液晶表示モジュール21cには、測定モード時にお
いては第３図（ａ）に示す如く、単位表示部（TONまた
はm³）、現在時刻表示部、アラーム表示部（累積表示が
所定値を越えるとブザー24がなる）、カウント表示部
（積み込み回数の表示）及び表示モード表示部（U:加算
モード、D:減算モード）が設けられている。また、上記液晶表示モジュール21cでは、後述の各種
コマンドが入力される場合にはそれぞれに対応するコメ
ントやエラー文が表示される。更にこの表示器21はキーボード７による表示切換コマ
ンドの入力によってセンサ情報の表示手段としても使用
することができる。即ち、第３図（ｂ）で示す如く、第１液晶表示器21a
にバケット引起し角を表示し、第２液晶表示器21bにリ
フトアームの高さを表示し、液晶モジュール表示器21c
には、上段に左右平均リフトシリンダヘッドエンド油圧
値、下段右に右リフトシリンダヘッドエンド油圧値、下
段左に左リフトシリンダヘッドエンド油圧値を表示する
ことができる。この場合、セットスイッチS2の投入により測定モード
に復帰させることができる。またパネルの図中左側には、電源スイッチS1とセット
スイッチS2とが設けられており、それぞれの表面はLED
からなって稼働中点灯する構成となっている。積載重量の測定に際しては、測定開始モード、プリン
トモード、及び表示モードを予め設定することができ
る。即ち、測定開始モードには自動モードとマニュアルモ
ードとが設けられている。オペレータは作業前にキーボードの所定キーの組合せ
による測定開始モードコマンドを入力することによって
いづれかを選ぶことができる。そして、自動モードを選択した場合は、測定条件判定
手段10で測定条件が満たされたと判定すると積載重量測
定手段11で積載重量が算出される。即ち、本実施例では、バケットに積み込まれた荷の荷
重を左右リフトシリンダ油圧センサ2,3で検知すると、
引起し角検出センサ５で引起し角が30゜以上に引き起こ
されたか否か判定し、次いでバケットが約10cm上昇（後
退しながらバケットを下降した後、約10cm上昇）された
か否か判定される。上記条件が満たされると設定（遅延）時間（１〜10
秒）が経過した後に演算が行われ表示器21に積載重量が
表示され、累積表示が累積値を表示する。このように自動モードの場合は、所定手順でバケット
及び車輌が動作するので、左右リフトシリンダ油圧セン
サ2,3によりバケットに積荷が積み込まれたと判定され
た場合に、アクチュエータを介して上記手順で車輌乃至
バケットの作動が自動制御される構成を用いてもよい。また、マニュアルモードが選択された場合には、オペ
レータは引起し角30゜以上で荷をバケットに入れ、該バ
ケットを約10cm上昇させる（後退しながらバケットを下
降した後、約10cm上昇する）。次ぎに、マニュアルで所定スイッチ（本実施例ではテ
ンキーの「・」キー）を投入すると、測定開始条件の判
定を行うことなく設定時間経過後に積載重量の演算が開
始され、積み込み重量が表示器21に表示され、また累積
表示が累積値を表示する。次ぎに、プリントモードは、自動プリントモードと手
動プリントモードがあり、前記と同様にキーボードによ
るプリント用コマンドの入力によりいづれかに設定され
る。そして自動プリントモードが選択されると、測定表示
がクリアされると同時にプリントアウトが行われる。また手動プリントモードが選択されると、プリントキ
ーの投入によってプリントアウトが行われる。表示モードは、加算モードと減算モードとがあり、同
様にキーボードによるコマンドの入力によりいづれかに
設定される。そして、加算モード（Ｕ）が選択されると、累積表示
が加算され、減算モード（Ｄ）が選択されると累積表示
が減算される構成となっている。また、積載重量検出装置では、キーボードによって、
予め当該車輌の機種に応じて下記の補正係数について最
適の数値をセットすることができる。（１）．油圧ドリフト量（２）．リフトアーム上昇油圧補正係数Ａ（３）．リフトアーム上昇油圧補正係数Ｂ（４）．走行油圧補正係数Ｃ（５）．積み込み表示補正係数Ｄ（６）．走行補正カウンタこれにより一層正確な積載重量を表示することができ
る。また、この積載重量検出装置には、過積載防止手段13
が設けられている。即ち、バケットに積荷が積載されている状態で、積載
重量が算出され、その算出値が予めキーボードで入力し
て設定された所定値より大きい場合には過積載と判定さ
れアラームが発せられる。この場合にストップスイッチK3を押すことにより、現
在積載されている荷重データがキャンセルされるので、
改めて荷を積み直して測定することができる。次ぎに、０調整手段14に関しては、バケットを水平に
して地上に置き、０調整用コマンドをキーボードから入
力し、バケットをゆっくり所定高さまで上昇させバケッ
トを最大角まで引き起こす。ブザー音がなってから第１
液晶表示器21aが示す現在のバケット高さが、第２液晶
表示器21bが示す予め設定されたバケット高さより大き
くなるまでローアイドルでゆっくりバケットを上昇し、
所定キーの投入により０調整が行われる。約３秒後に測定モード表示になり測定が可能となる。また、バケットの荷姿が中央が盛り上がる通常の荷姿
と極端に異なる場合（例えば少量の荷がバケットの先端
に集中するような場合等）には、データ置換手段13によ
りトラックスケール（看貫等）を用いて測定した測定値
で積載重量検出装置で演算された積載表示値を補正する
ことができる。即ち、この場合、バケットに荷を積み込み積載重量が
表示されるが、それが異常値とオペレータが判断する
と、キーボードでデータ置換のコマンドを入力する。そして荷を積み込んだまま、ホイールローダを現場に
設置されたトラックスケールまで移動し、そこで荷の重
量を計測する。この計測された積載重量値をキーボードから入力する
と、直前に算出された積載重量値はキャンセルされ、そ
れに置き換えてキーボードから入力された積載重量値を
記録することができる。このようにして算出し記憶された積載重量値はプリン
タ23によってプリントアウトすることができる。この出力様式については、本発明では、各積載重量を
識別コードと共に記憶するので、この識別コードをキー
ワードとして種々のフォーマットでデータを編集して出
力することができる。一例を示せば、第７図（ａ）で示す如くトラック毎の
積み込みデータのプリントアウト（累積表示が示してい
る値までのプリントアウト）、第７図（ｂ）で示す如く
コード別累積データのプリントアウト（トラック毎のプ
リントアウト）、第７図（ｃ）で示す如くコード毎累積
データのプリントアウト（トラック毎のプリントアウ
ト）、第７図（ｄ）で示す如く１日の積み込みデータの
プリントアウト等である。次に、この積載重量検出装置の作用について、第６図
のフローチャートに基づき説明する。まず、電源電圧が加印されて電源スイッチS1が投入さ
れると、システムがスタートする。各センサ２〜６から入力された検知信号は、ステップ
１で演算処理部で測定条件判定手段10に入力される。該測定条件判定手段10では、下記の条件を判定する。（１）．引起し角検出センサ５から検出されたバケット
引起し角が設定値以上になり、予め設定した遅延時間が
経過したか否か。（２）．リフトアーム高さセンサ４から検出されたリフ
トアームの高さが最低位置あるいは最高位置にあるか、
またはその中間位置にあるか。（３）．リフトアーム高さセンサ４から検出されたリフ
トアームの高さがリフトアームが停止または上昇中であ
って、停止または上昇開始してから予め設定した遅延時
間が経過したか否か。（４）．車速センサ６から検出された車速データから車
輌が一定速度で動きだしたか停止したかであって、タイ
マー手段で予め設定した遅延時間が経過した否か。これらすべての条件を判定して、条件が満たされると
ステップ２に進み積載重量の測定が行われる。即ち、ステップ２で、左右リフトシリンダ油圧センサ
2,3からそれぞれ左右リフトシリンダの油圧値を検出
し、平均値の油圧値データを算出する。次いで、ステップ３で、リフトアーム高さセンサ４と
引起し角検出センサ５とから得られたリフトアームの高
さデータとバケットの引起し角データと、上記左右リフ
トシリンダ油圧センサ2,3から得られた平均値の油圧値
データとを基に、メモリ19のデータテーブルから対応す
るデータを呼び出す。そして、ステップ４で、上記係数とリフトシリンダ油
圧によって積載重量（荷重）の演算が行われ、荷姿によ
る補正も併せて行われる。即ち、シリンダ油圧Ｘと積載重量Ｙとの関係はＹ＝Ａ
（h,θ）Ｘ＋Ｂ（h,θ）とし、リフトアームの上昇位置
ｈとバケット引起し角θの２つの関数としてとらえてい
る。また、ここでA,Bは前記の如くリフトアーム上昇油圧
補正係数であって、予めキーボード及びプログラムによ
り機種に応じた最適値が設定されている。このようにして算出された積載重量Ｙは、荷姿の影響
を捨象したものであるので、この補正をする必要があ
る。即ち、この積載重量測定手段10で算出され表示される
表示積載重量Ydは、Yd＝Ｃ（Ｙ）Ｙ＋Ｄ（Ｙ）とし、前
記走行油圧補正係数Ｃと積み込み表示補正係数Ｄをそれ
ぞれ積載重量の関数としてとらえて補正して算出してバ
ケット荷姿の影響を少なくしている。即ち、バケットの中央が盛り上がる一定の荷姿を基準
とし、実際の荷姿がその基準の形に対して（許容範囲内
で）相違している程度で補正を行うものである。次いで、上記車輌データ（リフトシリンダの油圧、リ
フトアームの高さ、バケットの引起し角）のサンプル数
が設定回数（本実施例では128回）になるまで上記ステ
ップ１からステップ４を繰り返す（ステップ５）。そして、ステップ６でサンプル回数による表示積載重
量（Yd）の平均値を演算する。ステップ７でステップ６で得られた表示積載重量また
は量（荷重／比重量）を表示器21に表示し、そのデータ
を識別してメモリ18に記憶する。更に、ステップ８でキーボード７からデータまたはコ
マンドの入力があるか否かを判定する。そしてキー入力があった場合にはキー入力処理を行
う。なお、本実施例においてキー入力処理は前述した分も
含め下記の項目が可能である。（１）．表示のクリア（２）．アラームのセット（３）．積み込み回数のセット（４）．単位のセット（５）．比重の入力（６）．ゼロ調整（６）．データ置換（７）．各種タイマのセット（８）．測定開始のバケット引起し角のセット（９）．ユーザ名の登録（10）プリントコメントの登録（11）各種補正係数のセット（12）記録データの表示（13）センサ情報の表示（14）積載重量データのキャンセル（15）各種モードの変更（16）時分及びカレンダの修正（17）過積載警報時の積載重量データのキャンセル（18）記録データのユーザコードナンバーの変更（19）測定停止及び復帰上記キー入力処理が終了すると、再びステップ１に戻
り前記手順を繰り返す。また、前述の如く、プリンタ23によって任意のフォー
マットで記録されたデータをプリントアウトすることが
できる。

【発明の効果】

この発明ではシリンダ油圧と積載重量との関係をバケ
ット上昇位置とバケット引起し角の２つの関数として捉
えているので、バケットは特定の姿勢をとらなくても測
定が可能である。また車輌は停止することなく測定が可能である。更にエンジン回転速度の影響を受けることなく測定し
うる。また自動測定モードとマニュアルモードとを選択可能
に有しているので、作業状況に応じて自動的に、または
マニュアルにより積荷重量を計測できる。特に、自動測定モードではバケットに荷をすくい込む
ことだけで測定できる。このように、積載重量検出装置ではキーボードの入力
によって各種モードの設定や単位の設定（TONまたは
m³）をすることができる。またバケットが過積載時には警報によって知ることが
でき、演算された積載重量はキャンセルされる。メモリに記録されたデータは訂正及び取り消しするこ
とができ、また積み込みデータは識別信号によって多種
類に識別して記憶することができる。また積み込み回数が予め設定した回数になると自動的
に表示をクリア（オートクリアモード）することができ
る。更に、前記識別コードを利用して、例えばトラック
毎、ユーザ毎、積み込み毎のデータをプリントアウトす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の積載重量検出装置の実施例を
示すブロック図、第１図（ｂ）は中央演算処理部を示す
ブロック図、第２図は該積載重量検出装置をホイールロ
ーダに用いた場合の説明図、第３図は積載重量検出装置
の装置本体のパネルを示す正面図、第４図はリフトアー
ム高さセンサを示す部分側面図、第５図は引起し角検出
センサを示す部分側面図、第６図は積載重量検出装置の
作用を示すフローチャート、第７図（ａ）〜（ｄ）はプ
リントアウト例を示す図である。１……積載重量検出装置 2,3……左右リフトシリンダ油圧センサ４……リフトアーム高さセンサ５……引起し角検出センサ６……車速センサ７……キーボード 10……測定条件判定手段 11……積載重量測定手段 15……メモリ 21……表示器 22……プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者恩田守東京都港区北青山１丁目２番３号新キャタピラー三菱株式会社内 (56)参考文献特開昭58−6422（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−162816（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−70919（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バケットに連結されたリフトシリンダの油
圧を検出するリフトシリンダ油圧センサと、リフトアームの高さを検出するリフトアーム高さセンサ
と、バケット引起しシリンダの引起し角度を検出する引起し
角検出手段と、車輌の走行速度を検出する車速センサと、データまたはコマンド入力用のキーボードと、自動モードとマニュアルモードとを選択可能とするモー
ド選択手段と、自動モード選択時には、バケット内に荷が積み込まれた
後に、引起し角検出センサの検出値が所定角以上に引き
起こされたか否か、リフトアーム高さセンサの検出値が
所定高さの範囲内であるか否かを判定し、これらの条件
が満たされるとリフトアームが停止または上昇開始して
からタイマー手段で所定時間の経過を測定し、または車
輌が停止または一定の速度で動きだしてからタイマー手
段で所定時間の経過を測定し、マニュアルモード選択時には、上記判定を行なわないよ
うにした測定条件手段と、該測定条件判定手段からの測定信号をもとに、リフトシ
リンダの油圧データとリフトアームの高さデータと引起
し角データと車速データとから積載重量を演算する積載
重量測定手段と、オペレータが上記演算された積載重量値が不正確と判断
した場合に、キーボードからのコマンドの入力によっ
て、上記演算された積載重量値をトラックスケール等に
よる他の測定手段により測定された測定値に置き換える
データ置換手段と、所定のリフトアームの高さと引き起
こし角度のもので、バケット空荷時のリフトシリンダの
油圧データを測定し、該油圧データを基準値として調整
する０調整手段と、測定された積載重量及びキーボードから入力されたデー
タを記憶するメモリと、測定された積層重量を表示する外部表示手段とを有する
ことを特徴とする積載重量検出装置。
【請求項２】外部表示手段が、測定された積載重量を表
示する表示器と、キーボードから入力された識別データ
およびまたは測定時刻データをキーワードとして任意フ
ォーマットでプリントアウト可能なプリンタとからなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の積載重量
検出装置。