JP5086327B2 - レシーバタンクの積載重量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンク車両のレシーバタンクの積載重量計測装置に関する。

タンク車両やトラック等の積載物の過積載は、大事故につながる可能性が高く、道路交通法等の法令により厳しく規制されている。しかし、これまでタンク車両では、レシーバハッチに取り付けられている計測計を目視により、あるいは、検尺棒を使用してレシーバタンク内の回収物の容量を計測していた。そして、タンク車両の積載重量としては、この回収物容量を重量に換算していた。これら計測手法は、いずれも計測された回収物の容量を重量に換算している。しかしながら、回収物の正確な比重がわからないため正確な重量を算出することができないという問題を有していた。

そこで特許文献１では、レシーバタンク内の積載重量を正確に測定するために、車体のシャシーフレーム上に設置されたレシーバタンクの前端を上下に昇降させる昇降装置と、レシーバタンク前端の上昇時にレシーバタンクをシャシーフレームの後端で軸支するピンのそれぞれにロードセル或いは圧力センサを設け、ロードセル或いは圧力センサから得られる荷重値からレシーバタンクの積載重量を算出する計測装置が提案されている。

また、特許文献２では、車両のシャシーフレームと荷台等との間にダンプシリンダセンサ（荷重センサ）が設けられるとともに荷台の支持軸に圧力センサが設けられることが開示されている。ここでは、ダンプシリンダーにより車両の荷台を任意の高さまでダンプアップした時に、ダンプシリンダセンサ及び荷台の支持軸の圧力センサから得られる荷重値及び荷台のダンプアップ角度に基づいて荷台に積載された積載物の積載重量を算出する計測装置が提案されている。

しかしながら特許文献１に開示される技術は、回収物の積載重量を正確に測るためには、複数の高価なロードセルや圧力センサを必要とする。従って、その測定装置の構造も複雑なものとなる。
さらに、複数のロードセルや圧力センサの値を計算して正確な積載重量を算出するには、複雑な演算処理を行うための演算処理装置も必要となる。従って、特許文献１に記載の技術を用いたレシーバタンクの積載重量測定装置は、その構造が複雑なものとなり低コスト化の妨げになるという問題を有している。

特許文献２に開示される技術は、ダンプシリンダセンサ及び圧力センサだけでなくダンプカーの荷台角度を計測するための手段（例えば、傾斜計等）を必要とすることから、その測定装置の構成は複雑なものとなる。また、複雑な演算処理も必要となることからこれらセンサに基づいてダンプ荷台の積載重量を算出するための演算処理装置を必要とし、特許文献１と同様低コスト化が困難であるという問題を有する。

特開２００３−４００２４号公報 特開平９−３０４１６７号公報

従って、本発明は上記問題を解決するために、タンク車両のレシーバタンクの積載量を簡単な構成で正確かつ簡便に測定することができるレシーバタンク積載重量計測装置を提供することを目的とする。

この問題を達成するために、本発明は以下の構成からなる。
請求項１に係る発明は、レシーバタンクがシャシーフレームの後方に設けられたダンプ軸を介して回動自在に搭載されたタンク車両のレシーバタンク積載重量計測装置であって、前記シャシーフレーム上に前記レシーバタンクの積載物中心より前方に且つ前記レシーバタンクの底部に近接して設けられたリフト用油圧シリンダーと、該リフト用油圧シリンダーに加わる荷重を測定するセンサと、該センサの測定値に基づいてレシーバタンク積載重量を算出する演算装置とを備えており、前記センサは、リフト用油圧シリンダーが前記レシーバタンクを上向きにリフトアップして前記レシーバタンクを前記ダンプ軸と前記リフト用油圧シリンダーの２点支持状態とした時の前記リフト用油圧シリンダーに加わる荷重を測定し、前記タンク車両が回収物を吸引するための吸引機構と、前記吸引機構の駆動を制御する制御機構を備えており、前記制御機構が、前記回収物の吸引開始時に自動的に計測位置に前記レシーバタンクをリフトアップさせ、前記回収物の吸引終了時に自動的に所定の位置に戻すように前記リフト用油圧シリンダーを制御することを特徴とするレシーバタンク積載重量計測装置に関する。

請求項２に係る発明は、前記リフト用油圧シリンダーが、前記タンク車両の長手方向に沿って前記積載物中心から前記ダンプ軸までの距離と同じ距離だけ前記積載物中心より前方に配置されることを特徴とする請求項１記載のレシーバタンク積載重量計測装置に関する。

請求項３に係る発明は、前記制御機構は、レシーバタンクの積載重量が所定重量となると自動的に回収物の吸引を停止するよう前記吸引機構を制御することを特徴とする請求項１又は２記載のレシーバタンク積載重量計測装置に関する。

請求項４に係る発明は、タンク車両の傾斜角度を計測する傾斜計を備えており、前記制御機構が前記傾斜計により計測された傾斜角度と前記センサにより計測された荷重値とを演算してレシーバタンクの積載重量を計測することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のレシーバタンク積載重量計測装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、レシーバタンクがシャシーフレームの後方に設けられたダンプ軸を介して回動自在に搭載されたタンク車両のレシーバタンク積載重量計測装置であって、前記シャシーフレーム上に前記レシーバタンクの積載物中心より前方に且つ前記レシーバタンクの底部に近接して設けられたリフト用油圧シリンダーと、該リフト用油圧シリンダーに加わる荷重を測定するセンサと、該センサの測定値に基づいてレシーバタンク積載重量を算出する演算装置とを備えており、前記センサは、リフト用油圧シリンダーが前記レシーバタンクを上向きにリフトアップして前記レシーバタンクを前記ダンプ軸と前記リフト用油圧シリンダーの２点支持状態とした時の前記リフト用油圧シリンダーに加わる荷重を測定することから、ロードセルや圧力センサを複数個備える必要がなく、簡易な構成で、レシーバタンクの積載重量を正確かつ容易に測定することができる。従って、低コスト化することができる。
また、制御機構が、前記回収物の吸引開始時に自動的に計測位置に前記レシーバタンクをリフトアップさせ、前記回収物の吸引終了時に自動的に所定の位置に戻すように前記リフト用油圧シリンダーを制御するため、吸引作業と計測作業を同時に行うことができる。従って、作業員の作業効率をさらに上げることができる。

請求項２に係る発明によれば、リフト用油圧シリンダーが、前記タンク車両の長手方向に沿って前記積載物中心から前記ダンプ軸までの距離と同じ距離だけ前記積載物中心より前方に配置されることから、リフト用シリンダーを用いてレシーバタンクを上向きにリストアップしてレシーバタンクをダンプ軸と２点支持の状態にし、ついでリフト用油圧シリンダーを調整することによりレシーバタンクの総積載重量の略半分の荷重をダンプ軸とリフト用油圧シリンダーのそれぞれにかかるようにすることができる。これによりリフト用油圧シリンダーにかかる圧力から算出される積載重量を２倍とするだけで容易にレシーバタンクの総積載量を算出することができる。従って、複雑な演算を処理するための装置等を備えることなく容易にレシーバタンクの積載重量を測定することができる。

請求項３に係る発明によれば、タンク車両が回収物を吸引するための吸引機構と、前記吸引機構の駆動を制御する制御機構を備えており、前記制御機構は、レシーバタンクの積載重量が所定重量となると自動的に回収物の吸引を停止するよう前記吸引機構を制御することから、タンク車両の過積載を容易かつ簡便に防止することができる。従って、作業員の作業効率を上げることができる。

請求項５に係る発明によれば、タンク車両の傾斜角度を計測する傾斜計を備えており、前記制御機構が前記傾斜計により計測された傾斜角度と前記センサにより計測された荷重値とを演算してレシーバタンクの積載重量を計測することができる。従って、傾斜地においても正確にレシーバタンクの積載重量を計測することができる。そのため、回収物の回収後に、平坦な場所に車両を移動させる必要がないことから作業効率を格段に上げることができる。

本発明に係るレシーバタンクの積載重量計測装置を備えるタンク車両の側面図である。 本発明に係るレシーバタンクの積載重量計測装置を備えるタンク車両の平面図である。 本発明に係るレシーバタンクの積載重量計測装置を備えるタンク車両の背面図である。 本発明に係るレシーバタンクの積載重量計測装置を備えるレシーバタンクの拡大側面図である。 本発明に係るリフト用油圧シリンダーの拡大側面図である。 本発明に係るリフト用油圧シリンダーとレシーバタンクの位置関係を示した横断面図である。 本発明に係るレシーバタンクの積載重量計測装置を用いて積載重量を計測した結果を表すグラフである。

本発明の一実施形態に係るタンク車両について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るレシーバタンクの積載重量計測装置を備えるタンク車両（１）を示す側面図、図２はタンク車両（１）を示す平面図、図３はタンク車（１）を示す背面図である。

図１〜図３に示すタンク車両（１）は、本発明の一実施形態に係るタンク車両（１）を示している。
タンク車両（１）は、汚泥、廃液などの回収物を内部に収容するレシーバタンク（２）と、このレシーバタンク（２）に連結されて減圧又は加圧してレシーバタンク（２）内に回収物を取り入れ又はレシーバタンク（２）内から回収物を排出する吸排出機構（３）とを備えている。これら装置はタンク車両（１）のシャシーフレーム（４）上に載置されている。

レシーバタンク（２）は、後端開口部を有するレシーバタンク本体（５）と、レシーバタンク本体（５）の後端開口部を開閉するテールゲート（６）を備えている。テールゲート（６）は、レシーバタンク本体（５）の後端上部にヒンジピン（７）を介して回動自在に軸支されている。さらにテールゲート（６）とレシーバタンク本体（５）は開閉シリンダー（８）により接続され、この開閉シリンダー（８）の伸縮動作によりテールゲート（６）の開閉が行われる。

吸排出機構（３）は、運転席後方に取付けられ、さらに吸排出機構（３）の後方にレシーバタンク（２）が設けられている。レシーバタンク（２）の上部は、吸排出機構（３）と可橈性のホースにより接続され、回収物の吸引・排出が行われる。テールゲート（６）の下部には回収物を吸引するための吸引口（９）と排出口（１０）が設けられている。回収物の吸排出を行う際には、一般的には吸引口（９）及び排出口（１０）に可橈性のホースが接続され、回収作業が行われる。

レシーバタンク（２）の後端部は、車両（１）のシャーシフレーム（４）の左右後端とダンプ軸（１１）を介して回動自在に接続されている。レシーバタンク（２）は、ダンプシリンダー（１２）を油圧モータポンプ等で伸縮させることによりダンプ軸（１１）を軸として回動し、上下に昇降することができる。このレシーバタンク（２）は、略円筒形の形状をしている。

ダンプシリンダー（１２）は、レシーバタンク（２）の両側面に一対設けられている。一対のダンプシリンダー（１２）の一端は、レシーバタンク（２）の側面に回動自在に接続されるとともに、一対のダンプシリンダー（１２）の他端はタンク車両（１）のシャーシーフレーム（４）の左右両側にそれぞれ傾動ピン（１３）を介して回動自在に接続されている。ダンプシリンダー（１２）は、ロック機構（図示せず）を有している。このロック機構がダンプシリンダ（１２）をロックすることにより、レシーバタンク（２）がダンプシリンダー（１２）により支持される。ダンプシリンダー（１２）が傾動ピン（１３）を介してシャーシフレーム（４）に接続される位置は、ダンプシリンダー（１２）がレシーバタンク（２）に接続される位置よりもタンク車両（１）の前方である。

タンク車両（１）が回収物を吸引する場合、レシーバタンク（２）内を減圧し、吸引口（９）より回収物をレシーバタンク（２）内に回収する。他方、タンク車両（１）が回収物を排出する場合には、レシーバタンク（２）内を加圧して、排出口（１０）よりレシーバタンク（２）内の回収物を外部に排出する。テールゲート（６）を開きレシーバタンク（２）を起立回動させることによりレシーバタンク（２）内の回収物を一度に排出することもできる。

図４は、本発明に係るレシーバタンクを示す拡大側面図であり、図５はリフト用油圧シリンダーを示す拡大側面図、図６はリフト用油圧シリンダーとレシーバタンクの位置関係を示した拡大横断面図である。

図４は、本発明に係るレシーバタンク（２）の積載重量を計測するリフト用油圧シリンダー（１４）とレシーバタンク（２）の位置関係を示した図である。
図４に示すように、リフト用油圧シリンダー（１４）は、レシーバタンク（２）の積載物中心（Ａ）よりタンク車両（１）の長手方向前方に、レシーバタンク（２）の底部に近接するように設けられる。

リフト用油圧シリンダー（１４）には、レシーバタンク（２）の積載物の重量を測定するためのセンサ（図示せず）が備えられている。このセンサとしては、荷重センサや圧力センサが挙げられるが、これらセンサに限定されない。

本発明に係る積載重量計測装置は、演算装置（図示せず）をさらに備えている。この演算装置は、センサにより得られる荷重値あるいは圧力値をレシーバタンク（２）の積載重量に換算し、レシーバタンク（２）の総積載物重量を算出することができる。

ここで、図４に示されるＤ１はリフト用油圧シリンダー（１４）とレシーバタンク（２）の積載物中心（Ａ）までの水平距離を表し、Ｄ２はレシーバタンク（２）とダンプ軸（１１）までの水平距離を表している。
図４に示されるようにＤ１とＤ２の距離が同じ距離となるようにリフト用油圧シリンダー（１４）を設ける。これによりリフト用油圧シリンダー（１４）は、シリンダーの昇降を調整するだけで、レシーバタンクの積載物の略半分の荷重が、ダンプ軸（１１）とリフト用油圧シリンダー（１４）のそれぞれにかかるようにすることができる。従って、レシーバタンク（２）の積載物の総重量は、センサにより計測した荷重値を演算装置を用いて重量に換算し、その値を２倍とするだけで容易に算出される。
リフト用油圧シリンダー（１４）は、レシーバタンク（２）の底部に近接して設けられる場所であれば、Ｄ１の距離とＤ２の距離が異なっていてもよい。リフト用油圧シリンダー（１４）にかかる荷重値とＤ１及びＤ２の距離の比からレシーバタンク（２）の回収物の総重量を算出することができる。この場合において、リフト用油圧シリンダー（１４）のセンサにかかる荷重は、Ｒ（リフト用油圧シリンダーにかかる荷重）＝Ｆ（総重量）×Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２）の式で表すことができる。また、Ｄ２の距離に対するＤ１の距離の比（Ｄ１／Ｄ２）は、０−２．０でもかまわない。ただし、（Ｄ１／Ｄ２）比は１．０が好ましい。これにより誤差が小さくなり正確なレシーバタンク（２）の積載重量を算出することができる。

図５は、リフト用油圧シリンダー（１４）を示した図である。
リフト用油圧シリンダー（１４）は、シリンダーブラケット（１５）を介してタンク車両（１）のシャシーフレーム（４）上に設置される。さらにリフト用油圧シリンダー（１４）の先端は、レシーバタンク（２）の底部の平鋼部（１６）と近接するように配置される。シリンダーブラケット（１５）は、リフト用油圧シリンダー（１４）をシャシーフレーム（４）上に固定するために使用される。

図６は、レシーバタンク（２）の積載物中心（Ａ）からタンク車体（１）の前方を見たときのリフト用油圧シリンダー（１４）とレシーバタンク（２）の位置関係を示した横断面図である。
リフト用油圧シリンダー（１４）は、タンク車両（１）の車幅方向においてレシーバータンク（２）の中央に位置しており、レシーバタンク（２）の平鋼部（１６）の最下部と近接して設けられている。

レシーバタンク（２）の積載物の重量を測定する方法を以下に詳細に説明する。
以下の説明において、リフト用油圧シリンダー（１４）の設置位置は、タンク車両（１）の長手方向に沿ってレシーバタンク（２）の積載物中心（Ａ）からダンプ軸（１１）までの距離（Ｄ２）とレシーバタンク（２）の積載物中心（Ａ）よりタンク車両（１）の長手方向前方に配置されるリフト用油圧シリンダー（１４）との距離（Ｄ１）が同じ距離となるようにしている。

まず、タンク車両（１）のダンプシリンダー（１２）のロック機構を解除する。これにより、レシーバタンク（２）はリフト用油圧シリンダー（１４）と接することとなり、レシーバータンク（２）の全ての荷重は、リフト用油圧シリンダー（１４）とダンプ軸（１１）とにかかることになる。このロック機構を解除した状態で、前方に位置するリフト用油圧シリンダー（１４）を駆動させ、レシーバタンク（２）を垂直方向に少しリフトアップさせる。これにより、レシーバタンク（２）はリフト用油圧シリンダー（１４）とダンプ軸（１１）の２点で支持される状態となる。ついでリフト用油圧シリンダー（１４）の昇降を調整してレシーバタンク（２）の略半分の荷重がダンプ軸（１１）とリフト用油圧シリンダー（１４）のそれぞれにかかるようにする。

空荷状態のレシーバタンク（２）の圧力値を、リフト用油圧シリンダー（１４）に備えられたセンサを用いて上記状態で測定する。その後、レシーバタンク（２）に回収物を回収し、同様にレシーバタンク（２）の積載物の圧力値を計測する。得られた圧力値から空荷状態でのレシーバタンク（２）の圧力値を差し引いた値が回収物のみの圧力値となる。この圧力値を演算装置によりレシーバタンクの積載物の重量に換算する。
本実施形態の場合、レシーバタンク（２）の略半分の荷重がダンプ軸（１１）とリフト用油圧シリンダー（１４）のそれぞれにかかるので、センサから得られる圧力値を演算装置により重量に換算するとともにその値を２倍とするだけでレシーバタンク（２）の総積載重量が容易に算出される。

本発明に係る積載重量計測装置は、積載重量を表示するための表示手段（図示せず）を設けてもよい。
表示手段としては、圧力計を利用したアナログ表示と圧力センサを使用したデジタル表示の２種類が考えられるが、これら表示方法に限定されない。
本発明に係る積載重量計測装置は、リフト用油圧シリンダー（１４）にかかる荷重から算出される積載重量の値を２倍とするだけで容易にレシーバタンク（２）の総積載量を算出することができるので、圧力計を利用したアナログ表示或いは圧力センサを使用したデジタル表示のいずれの表示手段を用いたとしても正確な総重量を容易に表示することができる。
さらに表示手段と連動する警報装置を取り付け、レシーバタンク（２）の積載重量が所定重量に近づいた場合に、作業員に知らせるようにしてもよい。これにより、過積載を容易に防止することができる。

本発明に係るレシーバタンク（２）の積載重量計測装置は、レシーバタンク（２）の昇降及び回収物の吸引機構の駆動を制御する制御機構（図示せず）をさらに設けてもよい。制御機構を設けることにより、回収物の吸引開始時に自動的に計測位置にレシーバタンク（２）をリフトアップさせ、回収物の回収時にレシーバタンク（２）の積載重量の増加を監視しながら、積載重量が所定重量となった時に回収物の吸引を自動的に停止するようにすることができる。さらに制御機構は、回収物の吸引終了後に自動的に所定の位置にレシーバタンク（２）を戻し、ロック機構によりダンプシリンダー（１２）を自動的にロックし、レシーバタンク（２）を固定することもできる。これにより、作業員はタンク車両（１）に乗車していても容易に回収作業を行うことができる。

本発明に係るレシーバタンク（２）の積載重量計測装置は、タンク車両の傾斜角度を計測する傾斜計（図示せず）をさらに設けてもよい。傾斜計を備えた場合、タンク車両（１）の作業場所が傾斜地であったとしても、演算装置が傾斜計により得られた角度データとリフト用油圧シリンダー（１４）から得られた圧力値を演算処理することにより、レシーバタンク（２）の積載重量を正確に算出することができる。これにより、回収作業を行う場所が傾斜地であったとしても、タンク車両（１）は、レシーバタンク（２）の正確な積載重量を測定することができるので、回収物の回収後平坦な場所に移動して積載量を再度計測する必要はない。

これまで、吸排出機構を備えるタンク車両のレシーバタンクの積載重量計測装置について説明してきたが、本発明に係る積載重量計測装置は吸排出機構を有さないタンク車両でも適応可能であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

図１〜図３に示すタンク車両を用いて行った実施例を以下に示す。
本発明に係る積載物重量計測装置の測定精度を検討するために、図１に示すタンク車両を用いてタンク車両に既定量の水を搭載し、積載した水の重量を積載重量計測装置にて測定した。
レシーバタンクに搭載する水の量としては、０．５ｍ^３、１．０ｍ^３、１．５ｍ^３、２．０ｍ^３、２．５ｍ^３、２．７ｍ^３とした。前記既定量の水をレシーバタンク内に給水し、搭載した水の重量をタンク車両の積載物重量計測装置にて測定した。タンク車両の積載物重量の測定は、平坦な場所で行った。結果を図７に示す。グラフの横軸は積載量（ｍ^３）を表し、縦軸は荷重計の示した値（ｋｇ）を表している。得られた決定係数（Ｒ^２）は、０．９９９６であり、本発明に係る積載重量計測装置の精度が非常に高いものであることが示された。

本発明に係るレシーバタンクの積載重量計測装置は、汚泥吸引車等のレシーバタンクに回収される汚泥等の積載物の測定に好適に利用することができる。

１・・・タンク車両
２・・・レシーバタンク
３・・・吸排出機構
４・・・シャシーフレーム
５・・・レシーバタンク本体
６・・・テールゲート
７・・・ヒンジピン
８・・・開閉シリンダー
９・・・吸引口
１０・・排出口
１１・・ダンプ軸
１２・・ダンプシリンダー
１３・・傾動ピン
１４・・リフト用油圧シリンダー
１５・・シリンダーブラケット
１６・・平鋼部

Claims (4)

1. レシーバタンクがシャシーフレームの後方に設けられたダンプ軸を介して回動自在に搭載されたタンク車両のレシーバタンク積載重量計測装置であって、
   前記シャシーフレーム上に前記レシーバタンクの積載物中心より前方に且つ前記レシーバタンクの底部に近接して設けられたリフト用油圧シリンダーと、該リフト用油圧シリンダーに加わる荷重を測定するセンサと、該センサの測定値に基づいてレシーバタンク積載重量を算出する演算装置とを備えており、
   前記センサは、リフト用油圧シリンダーが前記レシーバタンクを上向きにリフトアップして前記レシーバタンクを前記ダンプ軸と前記リフト用油圧シリンダーの２点支持状態とした時の前記リフト用油圧シリンダーに加わる荷重を測定し、
   前記タンク車両が回収物を吸引するための吸引機構と、
   前記吸引機構の駆動を制御する制御機構を備えており、
   前記制御機構が、前記回収物の吸引開始時に自動的に計測位置に前記レシーバタンクをリフトアップさせ、前記回収物の吸引終了時に自動的に所定の位置に戻すように前記リフト用油圧シリンダーを制御することを特徴とするレシーバタンク積載重量計測装置。
2. 前記リフト用油圧シリンダーが、前記タンク車両の長手方向に沿って前記積載物中心から前記ダンプ軸までの距離と同じ距離だけ前記積載物中心より前方に配置されることを特徴とする請求項１記載のレシーバタンク積載重量計測装置。
3. 前記制御機構は、レシーバタンクの積載重量が所定重量となると自動的に回収物の吸引を停止するよう前記吸引機構を制御することを特徴とする請求項１又は２記載のレシーバタンク積載重量計測装置。
4. タンク車両の傾斜角度を計測する傾斜計を備えており、
   前記制御機構が前記傾斜計により計測された傾斜角度と前記センサにより計測された荷重値とを演算してレシーバタンクの積載重量を計測することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のレシーバタンク積載重量計測装置。

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