JP4630841B2 - 建設機械の荷重計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダンプトラック等の建設機械に備えられ、車体、ボディ、積荷を含み複数のサスペンションシリンダによって支持される重量物の荷重を計測する建設機械の荷重計測装置に関する。

この種の従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、運転室を有する車体と、この車体に保持され、積荷が積み込まれるボディと、このボディを上方向、下方向に回動させるボディ操作シリンダとを備えるとともに、複数のサスペンションシリンダを備えている。サスペンションシリンダには、運転室に近づく前側位置に配置され、車体、ボディ、積荷を含む重量物を支持する一対の前側サスペンションシリンダ、運転室から離れる側である後側位置に配置され、車体、ボディ、積荷を含む重量物を支持する一対の後側サスペンションシリンダとが含まれている。

また、上述の各サスペンションシリンダにかかる荷重をそれぞれ計測する複数の圧力センサ、すなわち荷重計測手段と、これらの荷重計測手段で計測されたそれぞれの荷重に基づいて、上述の重量物の荷重を演算する荷重演算手段を含む処理装置を備えている。

このように構成される従来技術は、各圧力センサからの信号に基づいて荷重演算手段で車体、ボディ、積荷を含む重量物の荷重、すなわち各サスペンションシリンダで支持される重量物の荷重が求められる。したがって、その重量物の荷重が車体等に損耗を与えやすい過大な荷重かどうか、また、作業効率の低下を招きやすい過小な荷重かどうかを容易に把握することができる。

また、上述した従来技術では、サスペンションシリンダ圧の経年的な変化に伴って生じるこのサスペンションシリンダの荷重計測精度の劣化を補正する補正手段も開示されている。
特開２００５−６１９８４公報

上述した従来技術は、サスペンションシリンダ圧の経年的な変化に対応する荷重補正を実施して重量物の荷重の計測精度を向上させようとしているが、ボディへの積荷の積み込み作業時に作業状況に関係する一時的な誤差要因によって生じるサスペンションシリンダの荷重測定誤差による影響を少なくすることには配慮がなされていなかった。作業状況に関係する一時的な誤差要因としては、例えばボディ内に積荷が平均的に分散して積み込まれたときの積荷の重心位置を基準位置とした場合、ボディ内に積荷が偏って積み込まれた際に生じる基準位置からの積荷の重心位置のずれが挙げられる。このような積荷の重心位置のずれを生じると、複数のサスペンションシリンダの配設形態に起因して、積荷の重心位置が上述した基準位置にある場合に比べて、サスペンションシリンダの計測荷重に誤差を生じることになる。また、ダンプトラックが傾斜地で停車して、積荷の積み込み作業が行われる場合も、すなわち車体の傾斜も、作業状況に関係する一時的な誤差要因となる。

上述のような作業状況に関係する一時的な誤差要因によって積み込み時におけるサスペンションシリンダの荷重計測誤差が大きくなると、サスペンションシリンダによって支持される重量物の荷重の計測精度が低下してしまう懸念がある。

本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、ボディへの積荷の積み込み作業時に作業状況に関係する一時的な誤差要因によって生じる、サスペンションシリンダの荷重計測誤差の影響を少なくすることができる建設機械の荷重計測装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、運転室を有する車体と、この車体に保持され、積荷が積み込まれるボディと、上記運転室に近づく側である前側位置に配置され、上記車体、上記ボディ、及び上記積荷を含む重量物を支持する前側サスペンションシリンダ、及び上記運転室から離れる側である後側位置に配置され、上記車体、上記ボディ、及び上記積荷を含む重量物を支持する後側サスペンションシリンダと、上記前側サスペンションシリンダにかかる前側荷重を計測する前側荷重計測手段、及び上記後側サスペンションシリンダにかかる後側荷重を計測する後側荷重計測手段と、上記前側荷重計測手段で計測された上記前側荷重、及び上記後側荷重計測手段で計測された上記後側荷重に基づいて、上記重量物の荷重を演算する荷重演算手段を備えた建設機械の荷重計測装置において、上記ボディへの上記積荷の積み込み時に、上記前側荷重計測手段によって計測された上記前側荷重と上記後側荷重計測手段によって計測された上記後側荷重との比である前後荷重比を演算する前後荷重比演算手段を含み、この前後荷重比演算手段で演算された上記前後荷重比に基づいて上記荷重演算手段で演算された上記重量物の荷重を補正する補正手段を備え、上記補正手段が、上記前後荷重比と、推定される上記重量物の荷重の誤差である推定重量誤差との関係を予め設定する関係設定手段と、上記ボディに上記積荷が積み込まれていない空荷時の上記前後荷重比を設定する空荷時設定手段と、上記前後荷重比演算手段で演算された上記前後荷重比から上記空荷時設定手段で設定された上記前後荷重比を減算する減算手段と、この減算手段で求められた減算値に相当する前後荷重比と、上記関係設定手段で予め設定された上記関係とに基づいて上記推定重量誤差を演算する推定重量誤差演算手段と、上記荷重演算手段で演算された上記重量物の荷重を、上記推定重量誤差演算手段によって演算された上記推定重量誤差で補正する演算を行う誤差補正演算手段とを含むことを特徴としている。

積み込み時における作業状況に関係する一時的な誤差要因として考えられるボディに積み込まれた積荷の重心位置のずれ、及び積み込み時の車体の傾斜のいずれも、前側サスペンションシリンダにかかる前側荷重と、後側サスペンションシリンダにかかる後側荷重の比である前後荷重比に関係している。したがって、この前後荷重比を求めることによって、作業状況に関係する一時的な誤差要因による誤差がどの程度であるかを検出することが可能となる。

本発明は、上述した積荷の重心位置のずれ及び車体の傾斜と、前後荷重比との関係に着目したものであり、前後荷重比演算手段によって、ボディへの積荷の積み込み時に、前側サスペンションシリンダにかかる前側荷重と、後側サスペンションシリンダにかかる後側荷重とから前後荷重比を演算し、その演算された前後荷重比に相応する重量誤差を除くように荷重演算手段で演算された重量物の荷重を補正手段によって補正するものである。

この補正手段による重量物の補正により、ボディへの積荷の積み込み作業時に生じる、作業状況に関係する一時的な誤差要因による、前側サスペンションシリンダ及び後側サスペンションシリンダの荷重計測誤差の影響を少なくすることができる。これにより、前側サスペンションシリンダ及び後側サスペンションシリンダによって支持される重量物の荷重の計測精度を向上させることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記前側荷重計測手段、及び上記後側荷重計測手段がそれぞれ圧力センサから成るとともに、これらの圧力センサの信号が入力されるコントローラを備え、このコントローラが、上記補正手段を含むことを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記積荷の積み込み時であることを検出する積み込み時検出手段を備えるとともに、上記コントローラは、上記積み込み時検出手段から出力された信号に基づいて、上記積荷の積み込み時であるかどうかを判定する積み込み判定処理部を含むことを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記誤差補正演算手段で補正された上記重量物の荷重から、空荷時の上記重量物の荷重を減算して上記積荷の荷重を演算する積荷荷重演算手段を備えたことを特徴としている。

本発明は、前側サスペンションシリンダにかかる前側荷重と後側サスペンションシリンダにかかる後側荷重との比である前後荷重比を演算する前後荷重比演算手段を含む補正手段によって、前後荷重比に基づいて、荷重演算手段で演算された重量物の荷重、すなわち前側サスペンションシリンダ及び後側サスペンションシリンダによって支持される重量物の荷重を補正するように構成し、上述した補正手段は、前後荷重比と、推定される重量物の荷重の誤差である推定重量誤差との関係を予め設定する関係設定手段と、ボディに積荷が積み込まれていない空荷時の前後荷重比を設定する空荷時設定手段と、前後荷重比演算手段で演算された前後荷重比から空荷時設定手段で設定された前後荷重比を減算する減算手段と、この減算手段で求められた減算値に相当する前後荷重比と、関係設定手段で予め設定された関係とに基づいて推定重量誤差を演算する推定重量誤差演算手段と、荷重演算手段で演算された重量物の荷重を、推定重量誤差演算手段によって演算された推定重量誤差で補正する演算を行う誤差補正演算手段とを含むことから、平坦地及び傾斜地におけるボディへの積荷の積み込み作業時に作業状況に関係する一時的な誤差要因によって生じる、サスペンションシリンダの荷重計測誤差の影響を少なくすることができる。これにより、重量物の荷重の計測精度を従来よりも向上させることができ、信頼性の高い荷重計測装置を得ることができる。

以下，本発明に係る建設機械の荷重計測装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本実施形態に係る荷重計測装置が備えられる建設機械の一例として挙げたダンプトラックを示す側面図である。

本実施形態が備えられるダンプトラックは、図１に示すように、運転室を有する車体１と、この車体１に保持され、積荷が積み込まれるボディ２と、このボディ２を一点鎖線で示すように上方向、下方向に回動させるボディ操作シリンダ３と、車体１の運転室に近づく側である前側位置に配置され、車体１、ボディ２、及びボディ２に積み込まれた積荷を含む重量物を支持する前側サスペンションシリンダ４ａと、車体１の運転室から離れる側である後側位置に配置され、車体１、ボディ２、及びボディ２に積み込まれた積荷を含む重量物を支持する後側サスペンションシリンダ４ｂとを備えている。

図２は図１に示すダンプトラックにおける積荷の積み込み作業時に一般的に生じ得る積荷の重心のずれ量と、重量物の計測誤差である重量誤差との関係を示す図、図３は図１に示すダンプトラックにおける積荷の積み込み作業時に一般的に生じ得る車体の傾斜角度θと、重量物の計測誤差である重量誤差との関係を示す図である。

図１に示すようなダンプトラックにあっては一般に、傾斜のない平坦地に停止している状態でボディ２に積荷が積み込まれる場合であって、ボディ２内に積荷が平均的に分散され、積荷の重心の位置が図２に示す基準位置であるときには、すなわち重心のずれ量Ｋが０であるときには、前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂの計測荷重の誤差に応じた上述の重量物の荷重に対する重量誤差Δｗは０となる。

これに対して、上述のように傾斜のない平坦地に停止している状態でボディ２に積荷が積み込まれる場合であって、ボディ２内に積荷が偏って積み込まれたとき、このような事態は車体の構造やサスペンションの種類に応じて生じ得ることであるが、その積荷の偏りが車体１の前方側にあると、積荷の重心のずれ量Ｋが前方側に大きくなるに従って正の重量誤差Δｗが大きくなる傾向、すなわち上述の重量物の荷重を実際よりも大きめに計測してしまう傾向となり、逆に、積荷の偏りが車体１の後方側にあると、重心のずれ量Ｋが後方側に大きくなるに従って負の重量誤差Δｗが大きくなる傾向、すなわち上述の重量物の荷重を実際よりも小さめに計測してしまう傾向となる。

このように、ボディ２に積み込まれた積荷の重心位置のずれは、積み込み作業時に生じる作業状況に関係する一時的な誤差要因を形成している。

また一般に、上述したダンプトラックが傾斜地に停止している状態でボディ２に積荷が積み込まれる場合には、図３に示すように、車体１の傾斜角度が大きくなるに従って重量誤差Δｗが大きくなる傾向にある。例えば、車体１が前下がりに傾いているような場合（前傾）、このような事態も車体の構造やサスペンションの種類に応じて生じ得ることであるが、車体１の傾斜角度が大きくなるに従って正の重量誤差Δｗが大きくなる傾向、すなわち上述の重量物の荷重を実際よりも大きめに計測してしまう傾向となる。

逆に、車体１が後下がりに傾いているような場合（後傾）、このような事態も車体の構造やサスペンションの種類に応じて生じ得ることであるが、車体１の傾斜角度が大きくなるに従って負の重量誤差Δｗが大きくなる傾向、すなわち上述の重量物の荷重を実際よりも小さめに計測してしまう傾向となる。なお、この図３に示すように、車体１が傾斜しているときには、ボディ２に積荷が積み込まれていない空荷時であっても、車体１の傾斜角度に相応する重量誤差Δｗを生じる。

このように車体１の傾斜も、積み込み作業時に生じる作業状況に関係する一時的な誤差要因を形成している。

上述した作業状況に関係する一時的な誤差要因である積荷の重心位置の基準位置からのずれ、及び車体１の傾斜のいずれも、前側サスペンションシリンダ４ａにかかる前側荷重と、後側サスペンションシリンダ４ｂにかかる後側荷重の比である前後荷重比に関係している。従って、この前後荷重比を求めることによって、作業状況に関係する一時的な誤差要因による重量誤差がどの程度であるかを検出することが可能となる。本実施形態は、後述のように、作業状況に関係する一時的な誤差要因と、前後荷重比との関連性に着目してなされたものである。

図４は本実施形態の基本構成を示すブロック図である。この図４に示すように本実施形態は、前側サスペンションシリンダ４ａにかかる前側荷重を計測する前側荷重計測手段、例えば圧力センサ５ａ，５ｂ、及び後側サスペンションシリンダ４ｂにかかる後側荷重を計測する後側荷重計測手段、例えば圧力センサ５ｃ，５ｄを備えている。

また、シフトギヤ位置を検知し、信号を出力するシフトギヤ位置検知センサ６と、車体速度を検出し、信号を出力する車体速度検出器７と、ボディ操作シリンダ３が操作されたかどうかを検出し、信号を出力する操作検出器８とを備えている。これらのシフトギヤ位置検知センサ６、車体速度検出器７、及び操作検出器８は、積荷の積み込み時であることを検出する積み込み時検出手段を構成している。

また、本実施形態は、圧力センサ５ａ，５ｂの信号に基づいて前側サスペンションシリンダ４ａにかかる前側荷重を演算し、圧力センサ５ｃ，５ｄの信号に基づいて後側サスペンションシリンダ４ｂにかかる後側荷重を演算するとともに、これらの前側荷重、及び後側荷重に基づいて、上述の重量物、すなわち前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂによって支持される車体１、ボディ２、及び積荷を含む重量物の荷重Ｇを演算する荷重演算手段を含むコントローラ１０を備えている。

このコントローラ１０は、上述の圧力センサ５ａ〜５ｄの信号を入力するとともに、シフトギヤ位置検知センサ６の信号、車体速度検出器７の信号、及び操作検出器８の信号を入力する入力部１６と、演算部１１と、記憶部１２と、演算部１１における処理結果に応じた信号を出力する出力部１７とを備えている。

本実施形態は特に、ボディ２への積荷の積み込み時に、圧力センサ５ａ，５ｂの信号から求められた上述の前側荷重と、圧力センサ５ｃ，５ｄの信号から求められた上述の後側荷重との比である前後荷重比Ｒｆｂを演算する前後荷重比演算手段を含み、この前後荷重比演算手段で演算された前後荷重比Ｒｆｂに基づいて、上述の荷重演算手段で演算された上述の重量物の荷重Ｇを補正する補正手段を備えている。

この補正手段は、上述した前後荷重演算手段の他に、例えば、前後荷重比Ｒｆｂと、推定される重量物の荷重の誤差である推定重量誤差ΔＷとの関係を予め設定する関係設定手段と、ボディ２に積荷が積み込まれていない空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０を設定する空荷時設定手段と、前後荷重比演算手段で演算された前後荷重比Ｒｆｂから空荷時設定手段で設定された前後荷重比Ｒｆｂ０を減算する減算手段と、この減算手段で求められた減算値ΔＲｆｂに相当する前後荷重比Ｒｆｂと、上述の関係設定手段で予め設定された上述の関係とに基づいて推定重量誤差ΔＷを演算する推定重量誤差演算手段と、上述の荷重演算手段で演算された重量物の荷重Ｇを、推定重量誤差演算手段によって演算された推定重量誤差ΔＷで補正する演算を行う誤差補正演算手段とを含んでいる。このような各手段を含む補正手段は、例えばコントローラ１０に備えられている。

コントローラ１０の演算部１１は、荷重計測処理部１１ａと、誤差推定処理部１１ｂと、積み込み判定処理部１１ｃとを含んでいる。この演算部１１の荷重計測処理部１１ａには、上述した重量物の荷重Ｇを演算する荷重演算手段を含ませてある。

また、演算部１１の誤差推定処理部１１ｂには、上述した前後荷重比演算手段と、空荷時設定手段と、減算手段と、推定重量誤差演算手段と、誤差補正演算手段とを含ませてある。

なお、上述の荷重計測処理部１１ａには、誤差推定処理部１１ｂの誤差補正演算手段で補正された重量物の荷重から、空荷時の重量物の荷重を減算して積荷の荷重を演算する積荷荷重演算手段を含ませてある。

また、演算部１１の積み込み判定処理部１１ｃは、シフトギヤ位置検知センサ６、車体速度検出器７、及び操作検出器８から出力される信号に基づいて、積荷の積み込み時であるかどうかを判定する処理を行うものである。

図５は本実施形態に備えられるコントローラの記憶部で記憶されるサスペンションシリンダによって支持される重量物の荷重Ｇと、荷重計測によって求められる合計サスペンションシリンダ荷重Ｔとの経験的に得られる関係を示す図、図６は本実施形態に備えられるコントローラの記憶部で記憶される前後荷重比Ｒｆｂと、車体の傾斜角度θとの関係を示す図、図７は本実施形態に備えられるコントローラの記憶部で記憶される前後荷重比Ｒｆｂと、推定される重量物の荷重の誤差である推定重量誤差ΔＷとの関係を示す図である。

コントローラ１０の記憶部１２には、平坦地にダンプトラックが停止している状態での空荷時の前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂによって支持される重量物の荷重が予め記憶される。また、図５，６，７に示す関係が予め設定、記憶される。

図５は、車体１が平坦地に停止しているときに経験的に得られる特性であり、前側サスペンションシリンダ４ａの荷重と後側サスペンションシリンダ４ｂの荷重を合わせた合計サスペンションシリンダ荷重Ｔと、前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂによって支持される車体１、ボディ２、及び積荷を含む重量物の荷重Ｇとの関係を示している。ボディ２への積荷の量が多くなるに従って、合計サスペンションシリンダ荷重Ｔが大きくなる関係になっている。

図６は、車体１が傾斜地で停止している場合であって、ボディ２に積荷が積み込まれていないときの空荷時の状態における車体１の傾斜角度θと前後荷重比Ｒｆｂとの関係を示している。前後荷重比Ｒｆｂが大きくなるに従って、車体１の傾斜角θが大きくなる関係となっている。

図７は、前後荷重比Ｒｆｂと、推定される重量物の荷重の誤差である推定重量誤差ΔＷとの関係を予め設定したものであり、ダンプトラックの構造によって決定される設計基準値よりも前後荷重比Ｒｆｂが増加するに従って推定重量誤差ΔＷが大きくなる関係となっている。この図７に示す関係は、上述した図３に示した満積載時の特性に近似したものとなっている。

なお、例えば車体１の運転室には、コントローラ１０の出力部１７から出力された信号に応じた表示を行う表示装置２０を配備してある。

図８は本実施形態に備えられるコントローラの荷重計測処理部、及び誤差推定処理部で実施される処理を示すフローチャートである。この図８を用いて、以下に本実施形態の動作について説明する。

今例えば、傾斜地にダンプトラックが前傾の状態で停止しており、ボディ２内に積荷が積み込まれていない空荷の状態であるとする。なお、図４のコントローラ１０の演算部１１に含まれる積み込み判定処理部１１ｃで、シフトギヤ位置検知センサ６、車体速度検出器７、及び操作検出器８から出力される信号に基づいて、ダンプトラックが停止していて積荷の積み込み作業が可能かどうかの判定がなされ、ダンプトラックが、積み込み作業が可能な停止状態であると判定されてから、以下の処理がはじまる。

はじめに図８の手順Ｓ１１に示すように、前側サスペンションシリンダ４ａにかかる前側荷重を計測する圧力センサ５ａ，５ｂの信号、及び後側サスペンションシリンダ４ｂにかかる後側荷重を計測する圧力センサ５ｃ，５ｄの信号が、コントローラ１０の入力部１６を介して演算部１１に読み込まれる。

次に手順Ｓ１２に示すように、演算部１１の荷重計測処理部１１ａに含まれる荷重演算手段において、入力部１６から入力された圧力センサ５ａ，５ｂの検出値に基づいて、前側サスペンションシリンダ４ａにかかる前側荷重、及び後側サスペンションシリンダ４ｂにかかる後側荷重が演算され、さらに求められた前側荷重と後側荷重とによって、空荷時の合計サスペンションシリンダ荷重Ｔが演算される。
合計サスペンションシリンダ荷重Ｔ＝前側荷重＋後側荷重
次に、この荷重演算手段では、手順Ｓ１３に示すように、記憶部１２に記憶されている図５の関係と、上述の演算によって得られた合計サスペンションシリンダ荷重Ｔとによって、前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂによって支持される車体１、及びボディ２を含む空荷時の重量物の荷重Ｇを求める演算が行われる。

一方、手順Ｓ２１で、前側サスペンションシリンダ４ａにかかる前側荷重と、後側サスペンションシリンダ４ｂにかかる後側荷重とによって、演算部１１の誤差推定処理部１１ｂに含まれる前後荷重比演算手段で前後荷重比Ｒｆｂを求める演算が行なわれる。
前後荷重比Ｒｆｂ＝前側荷重／後側荷重
次に手順Ｓ２２に移り、現在のボディ２内の状況が空荷状態かどうか判断される。今は例えば、図５に示す合計サスペンションシリンダ荷重Ｔと重量物の荷重Ｇとの関係により空荷であると判断され、手順Ｓ２３に移る。

手順Ｓ２３では、例えば記憶部１２に記憶されている図６に示す関係により、手順Ｓ２１で求められた前後荷重比Ｒｆｂに対応する傾斜角度θが求められる。この傾斜角度θは、例えば記憶部１２に記憶される。また、演算部１１の誤差推定処理部１１ｂに含まれる空荷時設定手段で、上述の前後荷重比Ｒｆｂが空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０として設定され、記憶部１２に記憶される。
空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０＝前後荷重比Ｒｆｂ
次に手順Ｓ２４に移り、演算部１１の誤差推定処理部１１ｂに含まれる減算手段によって、前後荷重比Ｒｆｂから記憶部１２に記憶されている空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０を減算し、減算値ΔＲｆｂを求める演算が行われる。
減算値ΔＲｆｂ＝Ｒｆｂ−Ｒｆｂ０
今の場合は、Ｒｆｂ＝Ｒｆｂ０であるから、ΔＲｆｂ＝±０となる。このように減算値ΔＲｆｂが±０と求められたときには、例えば以降の手順Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ２７の処理は実施されず、手順Ｓ１１に戻る。このようにして、傾斜地に停止し、積荷の積み込み作業が可能な状態にあるダンプトラックの空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０が記憶部１２に記憶される処理がなされる。

次に、上述の傾斜地に停止している前傾状態のダンプトラックのボディ２に積荷が積み込まれたときの処理について説明する。上述の図８の手順Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３、及び手順Ｓ２１までは上述と同様である。

手順Ｓ２２の空荷かどうかの判断が、手順Ｓ１２で求められた合計サスペンションシリンダ荷重Ｔと、図５の関係からなされ、今は空荷でないと判断され、手順Ｓ２４に移る。

手順Ｓ２４では、上述のように誤差推定処理部１１ｂに含まれる減算手段によって、前後荷重比Ｒｆｂから記憶部１２に記憶されている空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０を減算し、減算値ΔＲｆｂを求める演算が行われる。
減算値ΔＲｆｂ＝Ｒｆｂ−Ｒｆｂ０
今はダンプトラックが前傾の状態で、積荷が行われることから、このときの減算値ΔＲｆｂは０でない正の値をとる。このときの減算値ΔＲｆｂが新たな前後荷重比Ｒｆｂとして設定される。
前後荷重比Ｒｆｂ＝減算値ΔＲｆｂ
次に手順Ｓ２５に移り、演算部１１の誤差推定処理部１１ｂに含まれる推定重量誤差演算手段で、上述の減算値ΔＲｆｂに相当する前後荷重比Ｒｆｂと、記憶部１２に記憶されている図７の関係とから、推定重量誤差ΔＷが求められる。

次に手順Ｓ２６に移り、演算部１１に含まれる誤差補正演算手段で、上述の手順Ｓ１３で求めた重量物の荷重Ｇを、上述の推定重量誤差ΔＷで補正する演算が行なわれる。
新たな重量物の荷重＝重量物の荷重Ｇ−推定重量誤差ΔＷ
このようにして、誤差の少ない重量物の荷重が計測される。すなわち、車体１の傾斜による誤差、及びボディ２内への積荷の偏りによる誤差を含む推定重量誤差ΔＷの除かれた現実の重量物の荷重にほぼ等しい重量物の荷重が計測される。

次に手順Ｓ２７に移り、演算部１１の荷重計測処理部１１ａに含まれる積荷荷重演算手段で、上述の手順Ｓ２６で求めた新たな重量物の荷重から記憶部１２に記憶されている空荷時の重量物の荷重を減算して、積荷荷重を求める処理が行われ、全ての処理は終了する。
積荷荷重＝新たな重量物の荷重−空荷時の重量物の荷重
なお、上述の処理の間、例えば車体１の傾斜角度θ、空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０、積荷時の前後荷重比Ｒｆｂ、減算値ΔＲｆｂ、推定重量誤差ΔＷ、新たな重量物の荷重、積荷荷重等に相当する信号が、コントローラ１０の出力部１７から運転室に配備されている表示装置２０に出力され、この表示装置２０に必要に応じて表示される。

また、今例えばダンプトラックが空荷の状態で平坦地に停止していることが、コントローラ１０の演算部１１に含まれる積み込み判定処理部１１ｃで判定されたものとする。この場合も、図８の手順Ｓ１１によって圧力センサ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの信号がコントローラ１０の入力部１６を介して演算部１１に読み込まれる。

次に手順Ｓ１２に示すように、荷重計測処理部１１ａの荷重演算手段において、圧力センサ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの信号に基づいて前側サスペンションシリンダ４ａの前側荷重、後側サスペンションシリンダ４ｂの後側荷重が演算され、さらに空荷時の合計サスペンションシリンダ荷重Ｔが演算される。

次に、この荷重演算手段において、手順Ｓ１３に示すように、演算部１２に記憶される図５の関係と、前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂによって支持される車体１、及びボディ２を含む空荷時の重量物の荷重Ｇを求める演算が行なわれる。

一方、手順Ｓ２１で、上述のように誤差推定処理部１１ｂに含まれる前後荷重比演算手段で前後荷重比Ｒｆｂを求める演算が行なわれる。

次に手順Ｓ２２に移り、空荷かどうかが判断される。今は例えば、図５に示す合計サスペンションシリンダ荷重Ｔと重量物の荷重Ｇとの関係により空荷と判断され、手順Ｓ２３に移る。

手順Ｓ２３では、例えば記憶部１２に記憶されている図６に示す関係により、手順Ｓ２１で求められた前後荷重比Ｒｆｂに対応する傾斜角度θが求められる。今は、空荷であるので前後荷重比Ｒｆｂは、設計基準値の範囲内にあり、傾斜角度θは０と求められる。このとき、演算部１１の誤差推定処理部１１ｂに含まれる空荷時設定手段で、空荷時の前後荷重比Ｒｆｂとして例えば０が設定され、記憶される。このように前後荷重比Ｒｆｂが０に設定されると、以降の手順Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ２７の処理はなされず、手順Ｓ１１に戻る。

このように平坦地に停止している状態のダンプトラックのボディ２に積荷が積み込まれると、上述の図８の手順Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３、及び手順Ｓ２１の処理が行われる。また、手順Ｓ２２の空荷かどうかの判断が、手順Ｓ１２で求められた合計サスペンションシリンダ荷重Ｔと、図５の関係からなされ、今は空荷でないと判断され、手順Ｓ２４に移る。

手順Ｓ２４では、誤差推定処理部１１ｂに含まれる減算手段によって、前後荷重比Ｒｆｂから記憶部１２に記憶されている空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０（＝０）を減算し、減算値ΔＲｆｂを求める演算が行われる。今の場合は、
減算値ΔＲｆｂ＝前後荷重比Ｒｆｂ−空荷時の前後荷重比Ｒｆｂ０（＝０）
＝前後荷重比Ｒｆｂ
となる。

次に、手順Ｓ２５に移り、演算部１１の誤差推定処理部１１ｂに含まれる推定重量誤差演算手段で、上述の減算値ΔＲｆｂ、すなわち積み込み時の前後荷重比Ｒｆｂと、記憶部１２に記憶されている図７の関係とから、推定重量誤差ΔＷが求められる。

次に、手順Ｓ２６に移り、演算部１１に含まれる誤差補正演算手段で、上述の手順Ｓ１３で求めた重量物の荷重Ｇを、上述の推定重量誤差ΔＷで補正する演算が行なわれる。

このようにして、誤差の少ない重量物の荷重が計測される。すなわち、ボディ２内の積荷の偏りによる誤差である推定重量誤差ΔＷの除かれた現実の重量物の荷重にほぼ等しい重量物の荷重が計測される。

次に、手順Ｓ２７に移り、荷重計測処理部１１ａに含まれる積荷荷重演算手段で、手順Ｓ２６で求めた重量物の荷重から記憶部１２に記憶されている空荷時の重量物の荷重を減算して、積荷荷重を求める処理が行われ、全ての処理は終了する。

なお、ボディ２に積荷が平均的に分散して積み込まれ、積荷の偏りが生じていない場合、すなわち積荷の重心位置が基準位置に保たれている場合には、図８の手順Ｓ２１で求められる前後荷重比Ｒｆｂは、設計基準値の範囲内であり、手順Ｓ２５で演算される図７に示す関係から推定重量誤差ΔＷは０と求められる。したがって、手順Ｓ２６によって求められる新たな重量物の荷重は、手順Ｓ１３で求められた重量物の荷重Ｇに一致する。

このように構成した本実施形態によれば、ボディ２への積荷の積み込み作業時に生じる、作業状況に関係する一時的な誤差要因、すなわち車体１の傾きや、ボディ２内の積荷の偏りによる前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂの荷重計測誤差の影響を少なくすることができる。これにより、前側サスペンションシリンダ４ａ及び後側サスペンションシリンダ４ｂによって支持される重量物の荷重の計測精度を向上させることができ、信頼性の高い荷重計測装置を得ることができる。

本実施形態に係る荷重計測装置が備えられる建設機械の一例として挙げたダンプトラックを示す側面図である。 図１に示すダンプトラックにおける積荷の積み込み作業時に一般的に生じ得る積荷の重心のずれ量と、重量物の計測誤差である重量誤差との関係を示す図である。 図１に示すダンプトラックにおける積荷の積み込み作業時に一般的に生じ得る車体の傾斜角度と、重量物の計測誤差である重量誤差との関係を示す図である。 本実施形態の基本構成を示すブロック図である。 本実施形態に備えられるコントローラの記憶部で記憶されるサスペンションシリンダによって支持される重量物の荷重と、荷重計測によって求められる合計サスペンションシリンダ荷重との経験的に得られる関係を示す図である。 本実施形態に備えられるコントローラの記憶部で記憶される前後荷重比と、車体の傾斜角度との関係を示す図である。 本実施形態に備えられるコントローラの記憶部で記憶される前後荷重比と、推定される重量物の荷重の誤差である推定重量誤差との関係を示す図である。 本実施形態に備えられるコントローラの荷重計測処理部、及び誤差推定処理部で実施される処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車体
２ ボディ
３ ボディ操作シリンダ
４ａ 前側サスペンションシリンダ
４ｂ 後側サスペンションシリンダ
５ａ 圧力センサ（前側荷重計測手段）
５ｂ 圧力センサ（前側荷重計測手段）
５ｃ 圧力センサ（後側荷重計測手段）
５ｄ 圧力センサ（後側荷重計測手段）
６ シフトギヤ位置検知センサ（積み込み時検出手段）
７ 車体速度検出器（積み込み時検出手段）
８ 操作検出器（積み込み時検出手段）
１０ コントローラ（補正手段）
１１ 演算部
１１ａ 荷重計測処理部（荷重演算手段）（積荷荷重演算手段）
１１ｂ 誤差推定処理部（前後荷重比演算手段）（空荷時演算手段）（減算手段）
（推定重量誤差演算手段）（誤差補正演算手段）
１１ｃ 積み込み判定処理部
１２ 記憶部（設定手段）
１６ 入力部
１７ 出力部
２０ 表示装置

Claims (4)

1. 運転室を有する車体と、
   この車体に保持され、積荷が積み込まれるボディと、
   上記運転室に近づく側である前側位置に配置され、上記車体、上記ボディ、及び上記積荷を含む重量物を支持する前側サスペンションシリンダ、及び上記運転室から離れる側である後側位置に配置され、上記車体、上記ボディ、及び上記積荷を含む重量物を支持する後側サスペンションシリンダと、
   上記前側サスペンションシリンダにかかる前側荷重を計測する前側荷重計測手段、及び上記後側サスペンションシリンダにかかる後側荷重を計測する後側荷重計測手段と、
   上記前側荷重計測手段で計測された上記前側荷重、及び上記後側荷重計測手段で計測された上記後側荷重に基づいて、上記重量物の荷重を演算する荷重演算手段を備えた建設機械の荷重計測装置において、
   上記ボディへの上記積荷の積み込み時に、上記前側荷重計測手段によって計測された上記前側荷重と上記後側荷重計測手段によって計測された上記後側荷重との比である前後荷重比を演算する前後荷重比演算手段を含み、この前後荷重比演算手段で演算された上記前後荷重比に基づいて上記荷重演算手段で演算された上記重量物の荷重を補正する補正手段を備え、
   上記補正手段が、
   上記前後荷重比と、推定される上記重量物の荷重の誤差である推定重量誤差との関係を予め設定する関係設定手段と、
   上記ボディに上記積荷が積み込まれていない空荷時の上記前後荷重比を設定する空荷時設定手段と、
   上記前後荷重比演算手段で演算された上記前後荷重比から上記空荷時設定手段で設定された上記前後荷重比を減算する減算手段と、
   この減算手段で求められた減算値に相当する前後荷重比と、上記関係設定手段で予め設定された上記関係とに基づいて上記推定重量誤差を演算する推定重量誤差演算手段と、
   上記荷重演算手段で演算された上記重量物の荷重を、上記推定重量誤差演算手段によって演算された上記推定重量誤差で補正する演算を行う誤差補正演算手段とを含むことを特徴とする建設機械の荷重計測装置。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記前側荷重計測手段、及び上記後側荷重計測手段がそれぞれ圧力センサから成るとともに、
   これらの圧力センサの信号が入力されるコントローラを備え、このコントローラが、上記補正手段を含むことを特徴とする建設機械の荷重計測装置。
3. 上記請求項２記載の発明において、
   上記積荷の積み込み時であることを検出する積み込み時検出手段を備えるとともに、上記コントローラは、上記積み込み時検出手段から出力された信号に基づいて、上記積荷の積み込み時であるかどうかを判定する積み込み判定処理部を含むことを特徴とする建設機械の荷重計測装置。
4. 上記請求項１記載の発明において、
   上記誤差補正演算手段で補正された上記重量物の荷重から、空荷時の上記重量物の荷重を減算して上記積荷の荷重を演算する積荷荷重演算手段を備えたことを特徴とする建設機械の荷重計測装置。

Images