JP4028609B2

JP4028609B2 - 傾斜荷台付き車両の積載物の重量測定装置

Info

Publication number: JP4028609B2
Application number: JP25131896A
Authority: JP
Inventors: 盛一諸星; 正紀根岸
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2016-09-24
Also published as: JPH1096663A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両シャシと傾斜荷台と荷台をシャシから昇降させる駆動手段とを備えた、ダンプ車両等の傾斜荷台付き車両の重量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、土砂等を運搬するダンプ車両等において、過積載の問題がクローズアップされてきている。このため、土砂等を運搬するダンプ車両等には、荷台に積載物の測定のため、自重計の設置が義務づけられて、年一回の更新も義務づけられている。現在使用されている重量測定のための自重計の多くは、ダンプ車両の押上げのための油圧シリンダの圧力をブルドン管を用いてダイヤル表示するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在使用されている上記のブルドン管形式の自重計は、測定のために一定の条件（例えば、積載時の荷台先端を１００〜２００mm上昇させたときに必要とする油圧を測定する等）を定めているが、その精度は低く、測定誤差も多く、重量の測定には適していない。
【０００４】
従って、本発明の目的は、ダンプ車両等の傾斜荷台付き車両の重量測定を自車で行うことができ、その精度も高く、測定誤差の少ない、重量測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明によれば、車両シャシと傾斜荷台と該荷台を前記シャシから昇降させる駆動手段とを備えた傾斜荷台付き車両の積載物の重量測定装置であって、前記駆動手段と前記荷台もしくはシャシとの旋回連結部分または前記駆動手段のリンク間の旋回連結部分のいずれかに設けられて、該旋回連結部分に加わった前記荷台積載物からの荷重に応答する重量信号を出力するピン形状の第１センサと、前記荷台と前記シャシの間に設けられ、該シャシに対する荷台の傾斜の程度が所定レベルにあるのを検出して該所定レベルにあるときにのみ、前記検出による信号を出力し続ける第２センサと、前記第１センサからの重量信号及び前記第２センサの検出信号を受けるように接続され、前記第２センサにより荷台が前記所定のレベルに傾斜していることを検出している間、前記第２センサからの検出信号を受けて荷台が前記所定レベルに傾斜していることを視覚的に指示すると共に、前記第１センサからの重量信号を複数取り入れて、該複数の重量信号の平均化処理を行い、荷台積載物の重量を指示するよう処理する計測手段とから成ることを特徴とする積載物の重量測定装置が提供される。
【０００６】
【作用】
第１センサは駆動手段としての油圧シリンダと荷台もしくはシャシとの旋回連結部分すなわちヒンジの支軸として設けられてそのヒンジ部分に加わる力を積載物の重量として検出するので荷台積載物の重量は直接検出するのと同じ程度に正確に得られ、更に、第２センサによって、荷台の傾斜が一定のレベルに達したときにのみ重量の測定を行うので、荷台積載物の重量の測定が常時一定の条件で行われ、これによって、常に正確な重量の測定が行われるだけでなく、測定者すなわち運転者も熟練を必要とせずに、正確な重量の測定を行うことができる。
【０００７】
本発明の重量測定装置において、前記ピン形状の第１センサを、前記旋回連結部分の支軸を成す円筒形状の中空ピンとして形成し、該中空ピンの外周面に少なくとも１つの周溝を形成し、該周溝に荷台傾斜時の荷重による中空ピンの変形を感知する手段を設け、該感知手段からの信号が前記重量信号として出力されるようにすることができる。これによって、旋回連結部分の支軸そのものが、荷台の積載物の重量を測定するめのセンサとして作用し、センサ装置の省スペース化が図られ、ピンに加わる荷台上昇時の荷重によるピンの変形は、ピン外周面の周溝によって確実に且つ精確になされ、これによって、精度の高い、測定誤差の少ない、重量測定を行うことができる。
【０００８】
上記の感知手段としてストレーンゲージを用いることができる。この場合、周溝を、中空ピンの外周面に軸方向に間隔をおいて２つ形成し、各周溝の外周面または内周面にストレーンゲージを設けることによって、測定精度を向上できる。そして、各周溝にストレーンゲージを直径方向に対向して一対設け、２つの周溝に設けられた合計４つのストレーンゲージを、ブリッジ回路を成すように接続すれば、高い精度の出力信号を得られる。
【０００９】
また、本発明の重量測定装置において、第２センサをシャシに取付けられた第１素子と傾斜荷台に取付けられた第２素子とを有する近接センサを用い、荷台先端部がシャシに対して１００mmから２００mmまでの範囲の中の所定の高さに達したとき、第１及び第２素子が相互に近接してオン信号を出力するようにでき、これによって、例えば、荷台先端がシャシに対して１２０mm上昇した、所定の傾斜レベルで重量測定を行うことがでる。
【００１０】
更に、前記の計測手段を車両の運転室に設け、該計測手段を、荷台が上昇の途中において前記所定レベルに傾斜したとき、荷台積載物の重量を指示してその指示値を保持する構成にすることができる。あるいは、運転室に設けられた計測手段を、荷台が前記所定レベルより高く上昇させられた後に下降する途中において前記所定のレベルに傾斜したとき、荷台積載物の重量を指示してその指示値を保持する構成にすることができる。これらにより、運転者は、運転室内で積載物の重量を簡単に知ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１には、傾斜荷台付き車両としてのダンプ車両１が示されており、油圧シリンダ２を動作させて傾斜荷台３が傾斜すなわち上昇して荷下ろしした位置にある状態も想像線によって示されている。図２には荷台の昇降用駆動手段の詳細が示されている。図１と図２を参照すると、荷台３を車両のシャシ５に対して昇降するため、油圧シリンダ２の一端がシャシフレーム６に旋回可能に取付けられている。油圧シリンダ２の他端は、リンク機構のリフトアーム７の中間点に旋回可能に連結されている。リフトアーム７の上端は、荷台３の下面に旋回可能に連結されている。このリフトアーム７及びリフトアーム７に連結されたテンションロッド９は、図１及び図２の紙面に垂直な方向に対をなして設けられ、土砂等の重量物を積載する荷台３を確実に支持している。各リフトアーム７の下端部分はテンションロッド９の一端に旋回可能に連結されており、各テンションロッド９の他端は、シャシフレーム６に取付けられたブラケット１０に旋回可能に連結されている。従って、リフトアーム７及びテンションロッド９から成るリンク機構と油圧シリンダ２とによって、荷台３の昇降のための駆動手段が形成される。
【００１２】
上記駆動手段には、荷台３を上昇させるとき、旋回可能に連結した部分に、荷台及び積載物の重量が加わる。図２には、リフトアーム７と荷台３との旋回連結部分１１、テンションロッド９とブラケット１０との旋回連結部分１３、油圧シリンダ２の端部とシャシフレーム６との旋回連結部分１４、リフトアーム７とテンションロッド９との旋回連結部分１５、油圧シリンダ２のピストンロッド端部とリフトアーム７との旋回連結部分１７がそれぞれ示されている。これら旋回連結部分１１〜１７のいずれにも、荷台３が傾斜すると荷台（及びその積載物）の重量が加わる。本発明に係るダンプ車両等の傾斜荷台付き車両の重量測定装置はこれらの旋回連結部分のいずれかに加わる荷台らの重量を検出するように構成されている。なお、図１において、１８は運転室であり、１９は荷台３のダンプ動作のための支軸である。
【００１３】
図３は、図２に示す荷台３の昇降のための駆動手段（すなわち、リフトアーム７及びテンションロッド９から成るリンク機構と油圧シリンダ２）及びその旋回連結部分１１〜１７と、荷台３、シャシフレーム６及び荷台ダンプ用支軸１９とを図式化して示している。図３において、荷台３は、シャシフレーム６の上に水平に載った状態にある荷積み状態が実線で示され、荷台３の先端（運転室側の端部）を少しだけ上昇させた状態が想像線で示されている。本発明において、図３の想像線で示す荷台の傾斜位置が、荷台積載物の重量測定を行うのに適した傾斜レベルである。かかる所定の傾斜レベルは、荷台３を上昇させる際に、上昇初期の衝撃荷重を避けるレベルであって、積載物が落下する惧れのないほんの少し傾斜したレベルに選ばれる。そして、最適の傾斜レベルとしては、荷台からの荷重が各旋回連結部分１１〜１７に大きく作用する位置が選ばれる。実際のテストでは、荷台３の先端をシャシフレーム６から１２０mm上昇した傾斜レベルが最適であった。
【００１４】
本発明において、旋回連結部分１１〜１７のいずれかに、該旋回連結部分に加わった荷台積載物からの荷重に応答する重量信号を出力するピン形状の第１のセンサ２１が設けられる。また、シャシフレーム６に対して荷台３の傾斜の程度が所定レベル（例えば、図３の傾斜レベル）にあるのを検出する第２のセンサ２２が、荷台３とシャシフレーム６との間に設けられている。実施例において、第１センサ２１は、リフトアーム７と荷台３との旋回連結部分１１に、該連結部分の支軸となるように配置されている。また、第２センサ２２は、荷台ダンプ用支軸１９に近いが一定長さ離れた位置に設けられている。参考のため、図２及び図３には、実施例における第１センサ２１の位置を符号で示し、図１及び図３には、実施例における第２センサ２２の位置を符号で示す。
【００１５】
また、本発明において、図４に図示のように、第１センサ２１からの重量信号及び第２センサ２２から荷台の傾斜レベルの検出信号を、それぞれ受けるように接続され、荷台３が前記所定のレベルに傾斜したとき、第１センサ２１からの重量信号を処理して荷台積載物の重量を指示するよう処理する計測装置２３を有する。この計測装置２３は、運転室１８に配置され、運転者によって操作され、運転者が積載物の重量をそのまま知ることができるようになっている。計測装置２３には、重量を数字として指示する表示器２５が設けられ、荷台が所定レベルの位置にあることを示すパイロットランプやＬＥＤ等の視覚的表示手段２６が設けられる。また、計測装置２３にはプリンタ２７が設けられ、測定した重量を記録することもできる。
【００１６】
第１センサ２１の詳細について、図５〜図８を参照して説明する。図５には、連結部分１１の拡大図が示されている。第１センサ装置２１は、リフトアーム７と荷台３との旋回連結部分１１に、該連結部分の支軸となるように形成されて取付けられた円筒状の中空ピン２９から成る。中空ピン２９は、荷台３の下面のブラケット３０の支持部３１とリフトアーム７の連結筒部３３を貫通しており、リフトアーム７をブラケット３０（ひいては荷台３）に対して旋回可能に連結している。なお、ピン２９は、ブラケット３０の支持部３１に対して回転しないように且つ抜出さないように、各端の近くにそれぞれキー溝３４が形成されており、このキー溝３４には、ブラケット３０の支持部３１に隣接して設けられたキー片３５が嵌合して、ピン２９の回転の防止と抜止めがなされている。また、リフトアーム７の連結筒部３３とピン２９との間には、ピン２９を中心とする旋回を滑らかにするための環状のブッシュ３７が設けられている。
【００１７】
図６は中空ピン２９の斜視図を示す。図６において、中空ピン２９には、ピンの強度を保ちつつピンの変形を可能にする程度の直径の空洞３８が軸方向に貫通している。ピン２９の外周面には、２つの周溝３９が形成されている。この周溝３９は少なくとも１つあればよく、荷台３の上昇時に、ピン２９に加わる積載物の重量によってピン２９が撓んで変形するものであればよい。荷台３の上昇時、ピン２９には、中央部分４１においてリフトアーム７の押上げに対抗する力（すなわち積載物の荷重）が下向き矢印４２のように加わり、ピン２９の両端部４３においては、荷台下面のブラケット３０の支持部３１が積載物重量の押下げ力に対抗する力（荷重を受ける力）が上向き矢印４５のように加わる。従って、ピン２９は、周溝３９の部分で大きく変形するように撓んでこの部分にひずみが形成される。なお、周溝３９は、ピン２９の強度を損なわないように幅や深さが選定される。
【００１８】
図６に図示のように、ピン２９の周溝３９の外周面には、荷台上昇時の荷重によるピンの変形を感知する手段（４６）が設けられている。なお、図示していないが、ピン２９の空洞３８の内周面の、各周溝３９に対応する位置に、荷台上昇時の荷重によるピンの変形を感知する手段を設けることもできる。これらの感知手段の代表的のものとしては、変形すなわち物理的ひずみを電気信号に変換できるストレーンゲージが挙げられる。図６においては、ピンの変形の感知手段としてのストレーンゲージ４６が、各周溝３９の外周面に、一対直径方向に対向する位置に取付けられている。各ストレーンゲージ４６には説明の便宜上、▲１▼〜▲４▼の記号も付されている。このストレーンゲージ４６は図７の平面図に示すように、細長いシート状に形成されている。各ストレーンゲージ４６からの信号は、図５に示すように、中空ピン２９の一端に設けられたコネクタ４７に送られてピン１８の外部に出力される。なお、中空ピン２９の空洞３８を塞ぐカバー４９及び５０が設けられている。
【００１９】
図８に図示のように、４つのストレーンゲージ４６▲１▼〜４６▲４▼は、ブリッジ回路５１を形成するように接続されている。図示のように、１つの周溝３９において対向するストレーンゲージ４６▲１▼及び▲４▼、並びに４６▲２▼及び▲３▼の交点には、車両のバッテリ等から得られた直流電源５３が接続される。そして、ストレーンゲージ４６▲１▼と▲２▼の交点及び▲４▼と▲３▼の交点からひずみ信号が出力される。これらの電源入力及び信号出力は、コネクタ４７を介して行われる。図示のように各ストレーンゲージ４６▲１▼〜▲４▼を図示のブリッジ回路５１に接続することにより、たとえ中空ピン２９のひずみが小さくても、出力電圧を大きくすることができる。出力された信号は、積載物の重量を表す重量信号となって、運転室の計測装置２３に送られる。
【００２０】
第１センサ２１は、荷台３のダンプのための旋回連結部分のピンとして形成されるので、旋回連結部分１１〜１７のいずれにも取付けることができる。また、旋回連結部分が車両の幅方向に対をなしている場合には、両方の連結部分に設けてもよく、これによって、重量の測定精度が向上する。
【００２１】
図９は、図３のＡ−Ａ線断面図であり、シャシフレーム６に対する荷台３の傾斜の程度が所定レベルにあるのを検出する第２センサ２２の詳細を示している。第２センサ２２は、図３に図示のように、荷台ダンプ用支軸１９から一定長さ離れた位置に配置されている。図９において、第２センサは、シャシフレーム６に固定されたブラケット５４に固定された第１素子としての近接スイッチ５５と、荷台３の床面側の荷台フレーム５７に固定された別のブラケット５８に取付けられた第２素子としての近接片５９とから成る。荷台３が上昇して、図３の想像線で示す位置まで上昇すると、図９に示すように近接スイッチ５５に近接片５９が近づいて近接スイッチ５５からオン信号が出力される。近接スイッチ５５と近接片５９の位置は、オン信号が出力される荷台３の傾斜のレベルを、例えば、荷台３の先端（運転室側の端部）がシャシフレーム６から１２０mm上昇した位置にあるように選定される。この値は、１００mm〜２００mmの内の任意の値から選定されるが、前記の傾斜レベルが最適であった。なお、近接片５９が近接スイッチ５５に近づいてから離れるまでの一定の時間、近接スイッチ５５は、オン信号を出力し続ける。この近接スイッチ５５のオン信号が、第２センサ２２の荷台傾斜レベル検出信号となって、図４のように、計測装置２３に入力される。
【００２２】
図４の計測装置２３は、運転室１８に配置され、運転者は積載物の重量をそのまま知ることができる。動作において、運転者は荷台３の上昇動作を行わせる。この上昇動作によって、荷台３の先端がシャシフレーム６から１２０mm上昇すると、第２センサ２２から所定レベル検出信号が出力され、計測装置２３は、第１センサ２１からの重量信号を取り入れ始める。重量信号の取り入れは、所定レベル検出信号（すなわち近接スイッチ５５のオン信号）が出力されている間、例えば、１秒間に１００回の割合で行われる。このように、荷台３が所定レベルにある間に、多数の重量信号を取り入れて、その平均化処理を行い、測定値の精度を向上させている。計測装置２３には、マイクロプロセッサ等の処理手段やＲＡＭ等の記憶手段が設けられており、前記の平均化処理を行い、処理した重量の測定値をそのまま保持し、次の測定のためには、リセットできるように構成されている。この重量測定値は、計測装置２３の表示器２５に表示され、運転者はそれ見るだけで、荷台積載物の重量を知ることができる。また、運転者は計測装置２３の視覚的表示手段２６を見ることによって積載物の重量測定が行われていること知ることができ、上昇中の荷台を所定レベルに傾斜したまま停止して重量の測定を正確に行うことができる。更に、プリンタ２７を動作させて、積載物の重量を時間やその他の条件とともに記録することもできる。
【００２３】
運転者は、荷台３から土砂等の積載物を荷下ろしするときに、そのダンプの途中において、積載物の重量を知ることができる。また、荷台３を少しだけ傾斜した前記の所定レベルに停止することで、重量の測定を行うこともできる。更に、荷台３を前記所定レベルより高く上昇した後、下降する途中において、前記所定のレベルに傾斜したときにも荷台積載物の重量を測定することができる。但し、上昇時の測定と下降時の測定とでは、上昇時には押上げ力を必要とするのに対して、下降時には荷台自重を支えるだけでよく、旋回連結部分１１〜１７への力が違ってくるので、補正する必要がある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１センサは駆動手段としての油圧シリンダと荷台もしくはシャシとの旋回連結部分の支軸として設けられてその旋回部分に加わる力を積載物の重量として検出するので、荷台積載物の重量は直接検出するのと同じ程度に正確に得られ、更に、第２センサによって、荷台の傾斜が一定のレベルに達したときにのみ重量の測定を行うので、荷台積載物の重量の測定が常時一定の条件で行われ、これによって、常に正確な重量の測定が行われ、測定者すなわち運転者も熟練を必要とせずに、荷台の上昇、停止又は下降するだけで、正確な重量の測定を行うことができる。実験によれば、荷台をシャシフレームから１２０mm上昇させたとき、重量を測定した場合、その指示は１００Ｋｇ単位で、精度高く表示することができ、その測定誤差もほんの少しであり、更に、種々の路面条件でも高い精度で測定できた。これらの測定は、センサ装置からの信号を運転台に置かれた測定装置に入力し、運転者にそのまま表示でき、従って、ダンプ車両等の傾斜荷台付き車両の重量測定を自車で簡単に行うことができる。
【００２５】
第１センサを、前記旋回連結部分の支軸を成す円筒形状の中空ピンとして形成し、該中空ピンの外周面に少なくとも１つの周溝を形成し、該周溝に荷台傾斜時の荷重による中空ピンの変形を感知する手段を設け、該感知手段からの信号が前記重量信号として出力されるようにすることができ、これによって、旋回連結部分の支軸そのものが、荷台の積載物の重量を測定するめのセンサとして作用し、センサ装置の省スペース化が図られ、ピンに加わる荷台上昇時の荷重によるピンの変形は、ピン外周面の周溝によって確実に且つ精確になされ、精度の高い、測定誤差の少ない、重量測定を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用できるダンプ車両の概略図である。
【図２】図１のダンプ車両の昇降用駆動手段を示す図である。
【図３】図２に示す荷台３の昇降のための駆動手段、その旋回連結部分、荷台、シャシフレーム、荷台ダンプ用支軸とを図式化して示す図である。
【図４】本発明に係る重量測定装置を、ダンプ車両との関連も合わせて示すブロック図である。
【図５】図２の昇降用駆動手段のリフトアームと荷台及び他のリンク機構の旋回連結部分を示す図である。
【図６】ストレーンゲージを周溝の外周面に設けた、第１センサの中空ピンの斜視図である。
【図７】ストレーンゲージの平面図である。
【図８】ストレーンゲージの接続回路図である。
【図９】第２センサを示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１ダンプ車両
２油圧シリンダ
３荷台
５シャシ
６シャシフレーム
７リフトアーム
９テンションロッド
１１、１３、１４、１５、１７旋回連結部分
１９荷台ダンプ用支軸
２１第１センサ
２２第２センサ
２３計測装置
２７プリンタ
２９中空ピン
３９周溝
４６ストレーンゲージ
４７コネクタ
５１ブリッジ
５５近接スイッチ（第２センサの第１素子）
５９近接片（第２センサの第２素子）

Claims

車両シャシと傾斜荷台と該荷台を前記シャシから昇降させる駆動手段とを備えた傾斜荷台付き車両の積載物の重量測定装置において、
前記駆動手段と前記荷台もしくはシャシとの旋回連結部分または前記駆動手段のリンク間の旋回連結部分のいずれかに設けられて、該旋回連結部分に加わった前記荷台積載物からの荷重に応答する重量信号を出力するピン形状の第１センサと、前記荷台と前記シャシの間に設けられ、該シャシに対する荷台の傾斜の程度が所定レベルにあるのを検出して該所定レベルにあるときにのみ、前記検出による信号を出力し続ける第２センサと、前記第１センサからの重量信号及び前記第２センサの検出信号を受けるように接続され、前記第２センサにより荷台が前記所定のレベルに傾斜していることを検出している間、前記第２センサからの検出信号を受けて荷台が前記所定レベルに傾斜していることを視覚的に指示すると共に、前記第１センサからの重量信号を複数取り入れて、該複数の重量信号の平均化処理を行い、荷台積載物の重量を指示するよう処理する計測手段とから成ることを特徴とする積載物の重量測定装置。
請求項１に記載の重量測定装置において、前記ピン形状の第１センサは、前記旋回連結部分の支軸を成す円筒形状の中空ピンとして形成されており、該中空ピンの外周面には少なくとも１つの周溝が形成されて、該周溝に荷台傾斜時の荷重による中空ピンの変形を感知する手段が設けられ、該感知手段からの信号が前記重量信号として出力されることを特徴とする重量測定装置。
請求項２に記載の重量測定装置において、前記感知手段はストレーンゲージであることを特徴とする重量測定装置。
請求項２に記載の重量測定装置において、前記周溝が、中空ピンの外周面に軸方向に間隔をおいて２つ形成されており、各周溝の外周面または内周面に、前記感知手段としてストレーンゲージが設けられていることを特徴とする重量測定装置。
請求項４に記載の重量測定装置において、各周溝にはストレーンゲージが直径方向に対向して一対設けられており、２つの周溝に設けられたストレーンゲージは、ブリッジ回路を成すように接続されていることを特徴とする重量測定装置。
請求項１に記載の重量測定装置において、前記第２センサはシャシに取付けられた第１素子と傾斜荷台に取付けられた第２素子とを有する近接センサであり、荷台先端部がシャシに対して１００mmから２００mmまでの範囲の中の所定の高さに達したとき、第１及び第２素子が相互に近接してオン信号を出力することを特徴とする重量測定装置。
請求項１に記載の重量測定装置において、前記計測手段は車両の運転室に設けられ、該計測手段は、荷台が上昇の途中において前記所定レベルに傾斜したとき、荷台積載物の重量を指示してその指示値を保持する構成であることを特徴とする重量測定装置。
請求項１に記載の重量測定装置において、前記計測手段は車両の運転室に設けられ、該計測手段は、荷台が前記所定レベルより高く上昇させられた後に下降する途中において前記所定のレベルに傾斜したとき、荷台積載物の重量を指示してその指示値を保持する構成であることを特徴とする重量測定装置。