JP4849457B2

JP4849457B2 - 荷重計測装置および作業機械

Info

Publication number: JP4849457B2
Application number: JP2006220626A
Authority: JP
Inventors: 重夫梶田; 敬米田; 信明的場
Original assignee: キャタピラーエスエーアールエル
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: JP2008045951A

Description

本発明は、荷重計測ゲージを有する荷重計測装置およびこの荷重計測装置を用いた作業機械に関するものである。

従来技術として、作業腕装置とグラップルのブラケット部とを連結する連結部間にロードセル等の荷重計測装置を設け、グラップルを連結ピンを介して垂直に垂下した状態でグラップルのフォークで把持した廃材等の吊荷の荷重を計測装置により計測する荷重検出式作業機械がある（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００１-８９０７１号公報（第１頁、図１）特開２００２-２００７５号公報（第１頁、図１）

この従来のロードセルは荷重に対する制限がないので、作業時に発生する過負荷の荷重に安全率を考慮した大容量のロードセルを用いる必要があり、そのため、荷重の分解能が低下し、吊荷荷重検出精度が悪い。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、荷重計測ゲージの感度を上げて吊上げ荷重の計測精度を高めることができる荷重計測装置およびこの荷重計測装置を用いた作業機械を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、荷重に応じた変形が可能な変形体と、この変形体に設置された荷重計測ゲージと、この荷重計測ゲージに定格荷重以上の荷重がかかる変形体の変形を防止する荷重制限機構とを具備し、変形体は、荷重作用方向に対して交差する方向に長く形成された本体部と、この本体部の一端部および他端部に穿設されたゲージ取付穴と、これらのゲージ取付穴を繋ぐように本体部に設けられ本体部を上側部と下側部とに区画形成するスリットとを備え、荷重計測ゲージを、一端部および多端部に穿設されたゲージ取付穴の内面であってスリットの延長上にそれぞれ貼付された歪ゲージとし、荷重制限機構が、本体部の上側部の中央部に縦方向に穿設されたスペーサ取付穴と、このスペーサ取付穴に嵌着され本体部の下側部に係合された中空のスペーサと、このスペーサの上側から内部を通して挿入され下側部の中央部に螺合されたネジ部とスペーサの上端に係合された頭部を有するボルトとを備えた荷重計測装置である。

請求項２に記載された発明は、機体と、この機体に搭載された荷物吊上げ作業用の作業腕装置と、この作業腕装置の先端部に装着された請求項１記載の荷重計測装置と、この荷重計測装置を介して作業腕装置の先端部に装着されたアタッチメントとを具備し、荷重計測装置を、アタッチメントの自重とアタッチメントで吊上げる荷の最大吊上げ荷重との合計荷重を定格荷重として荷重検出可能なロードセルとした作業機械である。

請求項１に記載された発明によれば、荷重計測ゲージに定格荷重以上の荷重がかかる変形体の変形を防止する荷重制限機構があるので、荷重計測ゲージの容量を定格荷重以上の荷重に対応するために大型化する必要がなく、荷重計測ゲージの容量大型化による分解能の低下を防止でき、荷重計測ゲージの感度を上げて吊上げ荷重の計測精度を高めることができる。特に、変形体の本体部の一端部および他端部に穿設されたゲージ取付穴の内面であって、これらのゲージ取付穴を繋ぐように本体部に設けられ本体部を上側部と下側部とに区画形成するスリットの延長上にそれぞれ貼付された、荷重制限機構により計測範囲の限定された高感度の歪ゲージにより、本体部の下側部に作用する荷重を高精度に計測できる。さらに、スペーサ取付穴のスペーサにより本体部の下側部から一定の位置にボルトの頭部を設置して、本体部の下側部に対しスリットを介し変形可能な本体部の上側部がボルトの頭部と係合するまでは、本体部の一端部および他端部に穿設されたゲージ取付穴の内面であってスリットの延長上にそれぞれ貼付された計測範囲の限定された高感度の歪ゲージにより、本体部の下側部に作用する荷重を高精度に計測できるとともに、定格荷重以上の荷重が作用したときは、本体部の上側部とボルトの頭部との係合により、本体部の変形量を規制することで、作業に伴なって発生する定格荷重以上の荷重は計測対象から外し、高感度の歪ゲージを保護できる。

請求項２に記載された発明によれば、ロードセルの荷重計測ゲージは、作業腕装置の先端部に装着されたアタッチメントの自重と、このアタッチメントで吊上げる荷の最大吊上げ荷重との合計荷重を定格荷重とするので、荷重計測ゲージの容量をアタッチメントの自重と荷の最大吊上げ荷重との合計荷重に対応する容量に限定でき、荷重計測ゲージの容量大型化による分解能の低下を防止でき、荷重計測ゲージの感度を上げて吊上げ荷重の計測精度を高めることができる作業機械を提供できる。

以下、本発明を、図１乃至図３に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図３は、油圧ショベル等の作業アームを有する作業機械に荷重計測装置を装着したものであり、その機体Ｂは、下部走行体１に対し上部旋回体２が旋回可能に設けられたものであり、その上部旋回体２に荷物吊上げ作業用の作業腕装置としてのフロント作業腕装置Ｆが搭載されている。

このフロント作業腕装置Ｆは、上部旋回体２に、ブームシリンダ3aにより上下方向に回動されるブーム３の基端が回動自在に軸支され、このブーム３の先端部に、アームシリンダ4aにより回動されるアーム４が回動自在に軸支され、このアーム４の先端部に、アタッチメントとしてのグラップル５が、荷重計測装置としてのロードセル６を介して回動自在に装着されている。

このロードセル６は、グラップル５の自重とグラップル５で吊上げる荷の最大吊上げ荷重との合計荷重を定格荷重として荷重検出可能な高感度の荷重センサである。

図１および図２はロードセル６を示し、このロードセル６は、アーム先端連結用のピン穴7hが穿設された上側のブラケット７と、グラップル連結用のピン穴8hが穿設された下側のブラケット８との間に、荷重に応じた変形が可能な変形体９が設けられ、この変形体９には、荷重作用方向に対して直角に交差する水平方向に長く形成された本体部9Bと、この本体部9Bの一端部および他端部に穿設されたゲージ取付穴10a、10bと、これらのゲージ取付穴10a、10bを繋ぐように本体部9Bに設けられ本体部9Bを上側部9Uと下側部9Lとに区画形成するスリット11とが加工され、各ゲージ取付穴10a、10bの内面であってスリット11の延長上に、荷重計測ゲージとしての歪ゲージ12a、12bがそれぞれ貼付されている。

この変形体９には、グラップル５の自重と、グラップル５で吊上げる荷の最大吊上げ荷重の合計荷重を定格荷重として、過負荷が加わった場合に機械的に歪ゲージ12a、12bに定格荷重以上の荷重がかかる変形体９の上側部9U・下側部9L間の変形を防止する荷重制限機構13が設けられている。

この荷重制限機構13は、上側部9Uの中央部に縦方向にスペーサ取付穴14が穿設され、このスペーサ取付穴14に円筒形のスペーサ15が嵌着され、このスペーサ15の下端は下側部9Lに係合され、中空のスペーサ15の上側から内部を通して挿入されたボルト16のネジ部16sが、下側部9Lの中央部に形成されたネジ穴17に螺合され、このボルト16の頭部16hは、スペーサ15の上端に係合され、ボルト16の頭部16hと下側部9Lとの間にスペーサ15が挟着されている。

このとき、上側部9Uの上面と、ボルト16の頭部16hとの間には、スリット11の拡大を所定範囲内に規制する隙間18が形成されている。

次に、図示された実施の形態の作用効果を説明する。

ロードセル６による荷重検出作用は、ブラケット７および８に引張り荷重が加わると、変形体９のスリット11が開く方向に変形し、左右のゲージ取付穴10a、10bの内面に貼付した歪ゲージ12a、12bに高い応力が発生し、これらの歪ゲージ12a、12bにより歪量を電気量に変換して荷重を検出する。

このとき、空中荷重すなわち荷物の荷重は、ボルト16の制限を受ける前に計測し、また、万一、ロードセル６に過大な引張り荷重が作用したときは、変形体９の上側部9Uの上面がボルト16の頭部16hに当り、ボルト16により荷重を受けるので、左右のゲージ取付穴10a、10bの内面に貼付した歪ゲージ12a、12bに過大な荷重が作用しない。

歪ゲージ12a、12bに定格荷重以上の荷重がかかる変形体９の変形を防止する荷重制限機構13があるので、歪ゲージ12a、12bの容量を定格荷重以上の荷重に対応するために大型化する必要がなく、歪ゲージ12a、12bの容量大型化による分解能の低下を防止でき、歪ゲージ12a、12bの感度を上げて吊上げ荷重の計測精度を高めることができる。

スペーサ取付穴14のスペーサ15により本体部9Bの下側部9Lから一定の位置にボルト16の頭部16hを設置して、本体部9Bの下側部9Lに対しスリット11を介し変形可能な本体部9Bの上側部9Uがボルト16の頭部16hと係合するまでは、本体部9Bの一端部および他端部に穿設されたゲージ取付穴10a、10bの内面であってスリット11の延長上にそれぞれ貼付された、計測範囲の限定された高感度の歪ゲージ12a、12bにより、本体部9Bの下側部9Lに作用する荷重を高精度に計測できるとともに、定格荷重以上の荷重が作用したときは、本体部9Bの上側部9Uとボルト16の頭部16hとの係合により、本体部9Bの変形量を規制することで、作業に伴なって発生する定格荷重以上の荷重は計測対象から外し、高感度の歪ゲージ12a、12bを保護できる。

ロードセル６の歪ゲージ12a、12bは、フロント作業腕装置Ｆの先端部に装着されたグラップル５の自重と、このグラップル５で吊上げる荷の最大吊上げ荷重との合計荷重を定格荷重とするので、歪ゲージ12a、12bの容量をグラップル５の自重と荷の最大吊上げ荷重との合計荷重に対応する容量に限定でき、歪ゲージ12a、12bの容量大型化による分解能の低下を防止でき、歪ゲージ12a、12bの感度を上げて吊上げ荷重の計測精度を高めることができる。

このように、ボルト16による荷重制限機構13があるので、グラップル５の重量と、このグラップル５で吊上げる最大荷重の合計荷重に対応した定格荷重のロードセル６を用いることができ、これにより、ロードセル６の容量大型化による分解能の低下を防止でき、すなわち、歪ゲージ12a、12bの感度を上げて吊上げ荷重の計測精度を高めることができる。また、万一過大な荷重が作用してもボルト16により歪ゲージ12a、12bなどの破損を防止できる。

本発明は、グラップル５だけでなく、クレーンなどにも利用可能である。

本発明に係る荷重計測装置の一実施の形態を示す要部を破断した正面図である。図同上荷重計測装置の要部を破断した側面図である。同上荷重計測装置を装着した作業機械の構成図である。

Ｂ機体
Ｆ作業腕装置としてのフロント作業腕装置
５アタッチメントとしてのグラップル
６荷重計測装置としてのロードセル
９変形体
9B 本体部
9U 上側部
9L 下側部
10a、10b ゲージ取付穴
11 スリット
12a、12b 荷重計測ゲージとしての歪ゲージ
13 荷重制限機構
14 スペーサ取付穴
15 スペーサ
16 ボルト
16h 頭部

Claims

荷重に応じた変形が可能な変形体と、
この変形体に設置された荷重計測ゲージと、
この荷重計測ゲージに定格荷重以上の荷重がかかる変形体の変形を防止する荷重制限機構とを具備し、
変形体は、
荷重作用方向に対して交差する方向に長く形成された本体部と、
この本体部の一端部および他端部に穿設されたゲージ取付穴と、
これらのゲージ取付穴を繋ぐように本体部に設けられ本体部を上側部と下側部とに区画形成するスリットとを備え、
荷重計測ゲージは、
一端部および多端部に穿設されたゲージ取付穴の内面であってスリットの延長上にそれぞれ貼付された歪ゲージであり、
荷重制限機構は、
本体部の上側部の中央部に縦方向に穿設されたスペーサ取付穴と、
このスペーサ取付穴に嵌着され本体部の下側部に係合された中空のスペーサと、
このスペーサの上側から内部を通して挿入され下側部の中央部に螺合されたネジ部とスペーサの上端に係合された頭部を有するボルトとを備えた
ことを特徴とする荷重計測装置。
機体と、
この機体に搭載された荷物吊上げ作業用の作業腕装置と、
この作業腕装置の先端部に装着された請求項１記載の荷重計測装置と、
この荷重計測装置を介して作業腕装置の先端部に装着されたアタッチメントとを具備し、
荷重計測装置は、アタッチメントの自重とアタッチメントで吊上げる荷の最大吊上げ荷重との合計荷重を定格荷重として荷重検出可能なロードセルである
ことを特徴とする作業機械。