JP5679731B2 - Center of gravity height measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、例えば貨物トラックの重心高さを測定する重心高さ測定装置に関するものである。   The present invention relates to a center-of-gravity height measuring device that measures the center-of-gravity height of a cargo truck, for example.

近年、貨物トラックの横転による大事故がしばしば発生している。積荷の関係等で貨物トラックの重心位置が高くなると、低速走行でも曲路で横転する可能性が高くなる。貨物トラックの横転を防止する上で、貨物トラックの重心高さの測定が重要となる。   In recent years, major accidents have frequently occurred due to the rollover of cargo trucks. If the position of the center of gravity of the cargo truck increases due to the load, etc., the possibility of rollover on the curved road increases even at low speeds. Measurement of the height of the center of gravity of the cargo truck is important in preventing the cargo truck from overturning.

貨物トラックの重心高さの測定に資するものとして、例えば特許文献1にて提案されている技術がある。この特許文献1に係る技術においては、貨物トラックの荷台に取り付けた荷重センサや加速度センサ、傾斜センサなどからの信号に基づいて、積み荷を含む荷台の重心高さを求めるようにされている。   As a technique that contributes to the measurement of the height of the center of gravity of a cargo truck, there is a technique proposed in Patent Document 1, for example. In the technology according to Patent Document 1, the height of the center of gravity of the loading platform including the load is obtained based on signals from a load sensor, an acceleration sensor, an inclination sensor, and the like attached to the loading platform of the cargo truck.

特開2001−97072号公報JP 2001-97072 A

ところで、特許文献1に係る技術において、荷台の重心高さを求める上で必要とされる加速度センサや傾斜センサなどからの信号は、貨物トラックが曲路または傾斜路を走行することで得られるものとなっている。   By the way, in the technique according to Patent Document 1, signals from an acceleration sensor, an inclination sensor, and the like that are necessary for obtaining the height of the center of gravity of the loading platform are obtained by a cargo truck traveling on a curved or inclined road. It has become.

このため、特許文献1に係る技術では、貨物トラックが曲路または傾斜路を走行しない限り重心高さを測定することができない。したがって、重心高さが未知のままでの曲路走行等が実施されることになり、安全性の観点から好ましくないという問題点がある。   For this reason, in the technique according to Patent Document 1, the height of the center of gravity cannot be measured unless the cargo truck travels on a curved road or an inclined road. Therefore, a curved road traveling with the center of gravity height unknown is performed, which is not preferable from the viewpoint of safety.

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、測定対象物の重心高さを定位置で測定することができる重心高さ測定装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a center-of-gravity height measuring device that can measure the center-of-gravity height of a measurement object at a fixed position. .

前記目的を達成するために、本発明による重心高さ測定装置は、
心高さの測定対象物を載せる載台と、
測定対象物が載せられた前記載台に対し水平方向の力を付与する水平力付与機構および該水平力付与機構による前記載台の変位に対して復元力を発生する復元力発生機構よりなる振動発生手段と、
前記載台を支持して荷重を検出するとともに、前記復元力発生機構の一部を担うロードセルと、
自由振動状態にある前記載台の変位および加速度のいずれか一方または両方を検出する振動状態量検出手段と、
前記ロードセルからの検出信号と前記振動状態量検出手段からの検出信号とに基づいて測定対象物の重心高さを演算する演算手段と
を備えることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the center-of-gravity height measuring apparatus according to the present invention comprises:
And the loading table placing the object to be measured of the center of gravity height,
A vibration composed of a horizontal force applying mechanism for applying a horizontal force to the above-mentioned table on which the measurement object is placed and a restoring force generating mechanism for generating a restoring force with respect to the displacement of the above-mentioned table by the horizontal force applying mechanism. Generating means;
While detecting the load while supporting the table, a load cell that bears a part of the restoring force generation mechanism,
Vibration state quantity detecting means for detecting either or both of the displacement and acceleration of the table in the free vibration state;
And a calculation means for calculating the height of the center of gravity of the measurement object based on the detection signal from the load cell and the detection signal from the vibration state quantity detection means.

本発明において、前記水平力付与機構は、前記載台に対し水平方向の力を与えるアクチュエータであり得る(第2発明)。 In the present invention, the horizontal force applying mechanism may be an actuator that applies a horizontal force to the table (the second invention).

本発明において、前記測定対象物は、荷物を載せた車両であり、前記水平力付与機構は、前記載台に進入した前記車両が停止する際にその車両から受ける力を利用して前記載台に対し自由振動を特定方向に与えるリンクであり得る(第3発明)。 In the present invention, the object to be measured is a vehicle carrying a load, and the horizontal force applying mechanism uses the force received from the vehicle when the vehicle that has entered the table stops stops. On the other hand , it may be a link that gives free vibration in a specific direction (third invention).

本発明の重心高さ測定装置においては、ロードセルによって支持される載台に測定対象物が載せられる。測定対象物が載せられた載台は、水平力付与機構および復元力発生機構よりなる振動発生手段によって水平方向に自由振動状態とされる。自由振動状態にある載台の変位および加速度のいずれか一方または両方は、振動状態量検出手段によって検出される。ロードセルからの検出信号と振動状態量検出手段からの検出信号とに基づく演算が演算手段によって実行され、測定対象物の重心高さが求められる。
本発明の重心高さ測定装置によれば、測定対象物が載せられた載台を水平方向に自由振動させることにより、重心高さを求める上で必要とされる載台の変位および加速度のいずれか一方または両方が得られるので、測定対象物の重心高さを定位置で測定することができる。
In the center-of-gravity height measuring apparatus of the present invention, the measurement object is placed on a stage supported by a load cell. The mounting table on which the measurement object is placed is brought into a free vibration state in the horizontal direction by vibration generating means including a horizontal force applying mechanism and a restoring force generating mechanism . Either or both of the displacement and acceleration of the platform in the free vibration state are detected by the vibration state amount detection means. Calculation based on the detection signal from the load cell and the detection signal from the vibration state quantity detection means is executed by the calculation means, and the height of the center of gravity of the measurement object is obtained.
According to the center-of-gravity height measuring apparatus of the present invention, any of the displacement and acceleration of the platform required for obtaining the center-of-gravity height is obtained by freely vibrating the platform on which the measurement object is placed in the horizontal direction. Since one or both of them is obtained, the height of the center of gravity of the measurement object can be measured at a fixed position.

本発明の第1の実施形態に係る重心高さ測定装置の平面図(a)および(a)のA−A線矢視図(b)The top view of the gravity center height measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention (a) and the AA arrow directional view (b) of (a). 図1(a)のB−B線矢視図BB line view of Fig.1 (a) 載台の支持構造の説明図Explanatory drawing of the support structure of the platform 復元力の発生の理論説明図Theoretical illustration of the generation of restoring force 重心高さ測定装置の制御系の概略システム構成図Schematic system configuration diagram of the control system of the center of gravity height measuring device 制御装置の機能ブロック図Functional block diagram of control device 重心高さの求め方の理論説明図(1)Theoretical illustration of how to find the height of the center of gravity (1) 重心高さの求め方の理論説明図(2)Theoretical illustration of how to find the center of gravity height (2) 第1の実施形態の重心高さ測定装置で実行される重心高さ測定プログラムの処理内容を説明するフローチャートThe flowchart explaining the processing content of the gravity center height measurement program performed with the gravity center height measurement apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の重心高さ測定装置の計測動作のタイムチャートTime chart of measurement operation of center of gravity height measuring apparatus of first embodiment 本発明の第2の実施形態に係る重心高さ測定装置の要部構造説明図(a)および載台の変位拘束の理論説明図(b)The principal part structure explanatory drawing (a) of the gravity center height measuring apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and the theoretical explanatory drawing of the displacement restraint of a mounting base (b) 制御装置の機能ブロック図Functional block diagram of control device 第2の実施形態の重心高さ測定装置で実行される重心高さ測定プログラムの処理内容を説明するフローチャートThe flowchart explaining the processing content of the gravity center height measurement program performed with the gravity center height measurement apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の重心高さ測定装置の計測動作のタイムチャートTime chart of measurement operation of center of gravity height measurement apparatus of second embodiment 載台支持構造の他の態様例の説明図(1)で、正面図(a)、(a)のC−C線断面図(b)および(a)のD部拡大図(c)In explanatory drawing (1) of the other example of a mounting support structure, CC sectional view (b) of front view (a) and (a), and the D section enlarged view (c) of (a) 載台支持構造の他の態様例の説明図(2)で、正面図(a)、(a)のE−E線断面図(b)および(a)のF部拡大図(c)It is explanatory drawing (2) of the other example of a mounting support structure, Front view (a), EE sectional view (b) of (a), and F part enlarged view (c) of (a) 載台支持構造の他の態様例の説明図(3)で、正面図(a)、(a)のG−G線断面図(b)It is explanatory drawing (3) of the other example of a mounting base support structure, GG sectional drawing (b) of front view (a), (a). 図15に示される載台支持構造を採用した場合の荷重検出に関わる力学モデルを表わす図(a)および図16に示される載台支持構造を採用した場合の荷重検出に関わる力学モデルを表わす図(b)FIG. 15A shows a mechanical model related to load detection when the mounting support structure shown in FIG. 15 is adopted, and FIG. 16B shows a mechanical model related to load detection when the mounting support structure shown in FIG. 16 is adopted. (B)

次に、本発明による重心高さ測定装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Next, specific embodiments of the center-of-gravity height measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

〔第1の実施形態〕
<重心高さ測定装置の概略構成の説明>
図1および図2に示されるように、重心高さ測定装置1は、設置ベース2上に組み付けられた計量台3を備えている。計量台3は、重心高さの測定の対象である測定対象物4(本例では、貨物トラック)が載ることのできる四角形の板状部材からなる載台5と、この載台5の四隅を下方から支持する4個のロードセル11,12,13,14とにより構成されている。
重心高さ測定装置1は、貨物トラック(測定対象物4)の重量を測定する装置(トラックスケール)と、貨物トラック(測定対象物4)の重心高さを測定する装置とを兼ねるものである。
なお、設置ベース2としては、例えば地表面を掘り下げて形成されるピットや、地表面上に敷設される床部材などが挙げられる。また、測定対象物4としては、コンテナ貨物等の荷物を積んだ貨物トラック以外に、コンテナ貨物単体など荷物だけの場合もあり得る。
[First Embodiment]
<Description of schematic configuration of center of gravity height measuring device>
As shown in FIGS. 1 and 2, the center-of-gravity height measuring device 1 includes a weighing platform 3 assembled on an installation base 2. The weighing table 3 includes a platform 5 made of a rectangular plate-like member on which a measurement object 4 (in this example, a cargo truck) that is a target for measuring the height of the center of gravity, and four corners of the platform 5. It consists of four load cells 11, 12, 13, 14 supported from below.
The center-of-gravity height measuring device 1 serves both as a device for measuring the weight of the cargo truck (measurement object 4) (truck scale) and a device for measuring the height of the center of gravity of the cargo truck (measurement object 4). .
Examples of the installation base 2 include pits formed by digging down the ground surface and floor members laid on the ground surface. In addition to the cargo truck loaded with luggage such as container cargo, the measurement object 4 may be only luggage such as container cargo alone.

<ロードセルの基本構造の説明>
図3に示されるように、ロードセル11〜14は、ダブルコンベックス・ローディング方式のコラム型ロードセルであり、弾性体15と、密封ケーシング16とを備えている。
弾性体15は、例えばアルミニウム合金やステンレス等の金属製で略円柱形状に形成され、その軸線を鉛直方向に向けて起立配置されている。
弾性体15は、軸線方向中央部に形成される起歪部17と、上端に形成される上側凸面18と、下端に形成される下側凸面19とを有している。上側凸面18および下側凸面19はいずれも、所定の曲率半径Rの部分球面形状に形成されている。
弾性体15は、起歪部17が密封ケーシング16内に気密に収められ、上端部および下端部がそれぞれ密封ケーシング16から露出させた状態で密封ケーシング16に組み込まれている。
<Description of basic structure of load cell>
As shown in FIG. 3, the load cells 11 to 14 are double convex loading column type load cells, and include an elastic body 15 and a sealed casing 16.
The elastic body 15 is made of, for example, a metal such as an aluminum alloy or stainless steel and is formed in a substantially cylindrical shape, and is arranged upright with its axis line directed in the vertical direction.
The elastic body 15 has a strain generating portion 17 formed at the central portion in the axial direction, an upper convex surface 18 formed at the upper end, and a lower convex surface 19 formed at the lower end. Both the upper convex surface 18 and the lower convex surface 19 are formed in a partial spherical shape having a predetermined radius of curvature R.
The elastic body 15 is incorporated in the sealed casing 16 in a state in which the strain generating portion 17 is hermetically housed in the sealed casing 16 and the upper end portion and the lower end portion are exposed from the sealed casing 16, respectively.

<ロードセルの上側受け部材および下側受け部材の説明>
弾性体15の上端部と載台5との間には、上側受け部材20が介在されている。上側受け部材20は、水平座面21を有し、この水平座面21を弾性体15の上側凸面18に接触させた状態で載台5に固定されている。
弾性体15の下端部と設置ベース2との間には、下側受け部材22が介在されている。下側受け部材22は、水平座面23を有し、この水平座面23を弾性体15の下側凸面19に接触させた状態で設置ベース2に固定されている。
<Description of Load Cell Upper Receiving Member and Lower Receiving Member>
An upper receiving member 20 is interposed between the upper end portion of the elastic body 15 and the mounting table 5. The upper receiving member 20 has a horizontal seating surface 21, and is fixed to the mounting table 5 with the horizontal seating surface 21 being in contact with the upper convex surface 18 of the elastic body 15.
A lower receiving member 22 is interposed between the lower end of the elastic body 15 and the installation base 2. The lower receiving member 22 has a horizontal seating surface 23 and is fixed to the installation base 2 in a state where the horizontal seating surface 23 is in contact with the lower convex surface 19 of the elastic body 15.

<復元力発生機構の基本構成の説明>
復元力発生機構は、弾性体15の上側凸面18および上側受け部材20の水平座面21と、弾性体15の下側凸面19および下側受け部材22の水平座面23とにより構成されている。復元力発生機構は、載台5の水平方向の変位yに対して復元力Fを発生する。この復元力Fについて、図4を用いて以下に説明する。
<Description of basic configuration of restoring force generation mechanism>
The restoring force generating mechanism includes an upper convex surface 18 of the elastic body 15 and a horizontal seating surface 21 of the upper receiving member 20, and a lower convex surface 19 of the elastic body 15 and a horizontal seating surface 23 of the lower receiving member 22. . The restoring force generating mechanism generates a restoring force F with respect to the horizontal displacement y 0 of the mounting table 5. This restoring force F will be described below with reference to FIG.

<復元力の発生の理論説明>
図4には、載台5の水平方向の変位yに伴ってロードセル11〜14の弾性体15が垂直状態から横方向にyだけ移動してθだけ傾斜した状態が示されている。図中記号を以下のように定める。
:弾性体15の上部の移動量
S:弾性体15の上部と下部の接触点長さ
H:弾性体15の高さ(ロードセル11〜14の高さ)
A:上側凸面18の曲率半径(=R)
B:下側凸面19の曲率半径(=R)
N:弾性体15に作用する垂直荷重
θ:弾性体15の傾斜角
<Theoretical explanation of the generation of restoring force>
FIG. 4 shows a state in which the elastic body 15 of the load cells 11 to 14 moves from the vertical state by y 0 in the horizontal direction and tilts by θ along with the horizontal displacement y 0 of the mounting table 5. Symbols in the figure are defined as follows.
y 0 : Amount of movement of the upper part of the elastic body 15 S: Length of contact point between the upper and lower parts of the elastic body 15 H: Height of the elastic body 15 (height of the load cells 11 to 14)
A: radius of curvature of upper convex surface 18 (= R)
B: radius of curvature of lower convex surface 19 (= R)
N: vertical load acting on the elastic body 15 θ: inclination angle of the elastic body 15

図4において、弾性体15の傾斜角θの値が微小であるならば、次式(1)が成立する。

tanθ≒y/H ・・・(1)

また、弾性体15の上部と下部の接触点長さSは、次式(2)で表わすことができる。

S≒A・tanθ+(B−H)tanθ
=(A+B−H)・y/H ・・・(2)

そして、垂直荷重Nと復元力Fとの比Kは、次式(3)で表わすことができる。

K=F/N≒S/H=(A+B−H)・y/H ・・・(3)

上記式(3)より復元力Fは、次式(4)で表わすことができる。

F=N・(A+B−H)・y/H ・・・(4)
In FIG. 4, if the value of the inclination angle θ of the elastic body 15 is very small, the following equation (1) is established.

tan θ≈y 0 / H (1)

Further, the contact point length S between the upper and lower portions of the elastic body 15 can be expressed by the following equation (2).

S≈A · tan θ + (B−H) tan θ
= (A + B−H) · y 0 / H (2)

The ratio K between the vertical load N and the restoring force F can be expressed by the following equation (3).

K = F / N≈S / H = (A + B−H) · y 0 / H 2 (3)

From the above equation (3), the restoring force F can be expressed by the following equation (4).

F = N · (A + B−H) · y 0 / H 2 (4)

<自由振動の初期条件を与えるアクチュエータの説明>
図2に示されるように、載台5におけるロードセル13,14が設置されている側の近傍には、油圧シリンダ24が配置されている。油圧シリンダ24は、伸長作動時にピストンロッド25で載台5の側面を押して、載台5に対し水平方向の力を加えることにより、載台5に水平方向の変位と速度を与えることができようになっている。油圧シリンダ24は、載台5に対し自由振動の初期条件を与えるアクチュエータとして機能する。なお、油圧シリンダ24に代えて、例えば空圧シリンダや磁性流体シリンダなどを用いることもできる。
ここで、「初期条件」とは、「初期変位」と「初期速度」とを含む概念であり、これらを総称するものである。
<Description of actuator giving initial conditions for free vibration>
As shown in FIG. 2, a hydraulic cylinder 24 is arranged in the vicinity of the stage 5 on the side where the load cells 13 and 14 are installed. The hydraulic cylinder 24 may apply a horizontal displacement and speed to the mounting table 5 by applying a horizontal force to the mounting table 5 by pushing the side surface of the mounting table 5 with the piston rod 25 during the extension operation. It has become. The hydraulic cylinder 24 functions as an actuator that gives an initial condition of free vibration to the mounting table 5. Instead of the hydraulic cylinder 24, for example, a pneumatic cylinder or a magnetic fluid cylinder can be used.
Here, the “initial condition” is a concept including “initial displacement” and “initial velocity”, and is a collective term for these.

<油圧シリンダの油圧回路の説明>
油圧シリンダ24は、電磁弁26を介して油圧ポンプ27に接続されている。油圧ポンプ27が電動モータ28の作動によって駆動されると、油圧ポンプ27からの圧油が電磁弁26の切換動作に応じて油圧シリンダ24のヘッド側油室またはボトム側油室に供給されるようになっている。
<Description of hydraulic circuit of hydraulic cylinder>
The hydraulic cylinder 24 is connected to a hydraulic pump 27 via an electromagnetic valve 26. When the hydraulic pump 27 is driven by the operation of the electric motor 28, the pressure oil from the hydraulic pump 27 is supplied to the head side oil chamber or the bottom side oil chamber of the hydraulic cylinder 24 according to the switching operation of the electromagnetic valve 26. It has become.

<油圧シリンダの作動説明>
油圧シリンダ24の伸長指令を示すバルブ切換信号が後述する制御装置40から電磁弁26に送信されると、電磁弁26はそのバルブ切換信号に応じて次のような油路切換動作を実行する。すなわち、電磁弁26は、油圧ポンプ27からの圧油を油圧シリンダ24のボトム側油室に供給すると同時に、油圧シリンダ24のヘッド側油室の内部の油をタンク29に還流させるような油路の切り換えを行う。これにより、油圧シリンダ24が伸長作動され、載台5の側面がピストンロッド25に押されて載台5に水平方向の変位と速度が与えられる。
これに対し、油圧シリンダ24の収縮指令を示すバルブ切換信号が後述する制御装置40から電磁弁26に送信されると、電磁弁26はそのバルブ切換信号に応じて次のような油路切換動作を実行する。すなわち、電磁弁26は、油圧ポンプ27からの圧油を油圧シリンダ24のヘッド側油室に供給すると同時に、油圧シリンダ24のボトム側油室の内部の油をタンク29に還流させるような油路の切り換えを行う。これにより、油圧シリンダ24が収縮作動され、載台5とピストンロッド25との接触が解除される。
<Description of hydraulic cylinder operation>
When a valve switching signal indicating an extension command of the hydraulic cylinder 24 is transmitted from the control device 40 described later to the electromagnetic valve 26, the electromagnetic valve 26 performs the following oil path switching operation in accordance with the valve switching signal. That is, the solenoid valve 26 supplies the pressure oil from the hydraulic pump 27 to the bottom side oil chamber of the hydraulic cylinder 24 and at the same time returns the oil inside the head side oil chamber of the hydraulic cylinder 24 to the tank 29. Switch. As a result, the hydraulic cylinder 24 is extended, the side surface of the mounting table 5 is pushed by the piston rod 25, and a horizontal displacement and speed are given to the mounting table 5.
On the other hand, when a valve switching signal indicating a contraction command for the hydraulic cylinder 24 is transmitted from the control device 40 described later to the electromagnetic valve 26, the electromagnetic valve 26 performs the following oil path switching operation in accordance with the valve switching signal. Execute. That is, the solenoid valve 26 supplies the pressure oil from the hydraulic pump 27 to the head side oil chamber of the hydraulic cylinder 24 and at the same time returns the oil in the bottom side oil chamber of the hydraulic cylinder 24 to the tank 29. Switch. As a result, the hydraulic cylinder 24 is contracted and the contact between the mount 5 and the piston rod 25 is released.

<載台の自由振動の説明>
載台5を水平方向(y方向)に自由振動させるために、まず油圧シリンダ24の伸長・収縮動作により、載台5に初期条件(初期変位と初期速度)を与える。載台5には、水平方向の変位に対する復元力発生機構からの復元力Fが作用する。こうして、載台5の水平方向の変位に対して復元力Fを作用させることで、載台5を水平方向に自由振動させることができる。
<Description of free vibration of the platform>
In order to freely oscillate the mounting table 5 in the horizontal direction (y direction), first, initial conditions (initial displacement and initial speed) are given to the mounting table 5 by the expansion / contraction operation of the hydraulic cylinder 24. A restoring force F from a restoring force generating mechanism for horizontal displacement is applied to the mounting table 5. Thus, by applying the restoring force F to the horizontal displacement of the mounting table 5, the mounting table 5 can be freely vibrated in the horizontal direction.

<変位センサの説明>
載台5におけるロードセル11,12が設置されている側の近傍には、油圧シリンダ24と対向するように変位センサ30が配置されている。変位センサ30は、自由振動状態にある載台5の変位を検出する変位検出手段として機能する。なお、変位センサ30としては、種々の方式のものを採用することができ、例えば光学式変位センサ、渦電流式変位センサ、差動変圧式変位センサなどが挙げられる。
<Description of displacement sensor>
A displacement sensor 30 is arranged in the vicinity of the side on which the load cells 11 and 12 are installed in the mounting table 5 so as to face the hydraulic cylinder 24. The displacement sensor 30 functions as a displacement detection means for detecting the displacement of the mounting table 5 in the free vibration state. Note that various types of displacement sensors 30 can be employed, and examples thereof include an optical displacement sensor, an eddy current displacement sensor, and a differential transformation displacement sensor.

<加速度センサの説明>
載台5におけるロードセル11,12が設置されている側の近傍には、油圧シリンダ24と対向するように加速度センサ31が配置されている。加速度センサ31は、自由振動状態にある載台5の加速度を検出する加速度検出手段として機能する。なお、加速度センサ31としては、種々の方式のものを採用することができ、例えば静電容量形加速度センサや、金属ひずみゲージ式加速度センサ、半導体ひずみゲージ式加速度センサ、圧電式加速度センサなどが挙げられる。
<Description of acceleration sensor>
An acceleration sensor 31 is disposed in the vicinity of the side on which the load cells 11 and 12 are installed in the mounting table 5 so as to face the hydraulic cylinder 24. The acceleration sensor 31 functions as an acceleration detection unit that detects the acceleration of the mounting base 5 in a free vibration state. Various types of acceleration sensors 31 can be employed, such as a capacitance type acceleration sensor, a metal strain gauge type acceleration sensor, a semiconductor strain gauge type acceleration sensor, and a piezoelectric acceleration sensor. It is done.

<重心高さ測定装置の制御系のシステム構成の説明>
図5に示されるように、重心高さ測定装置1は、制御装置40と、操作装置41と、表示装置42とを備えている。
<Description of system configuration of control system of center of gravity height measuring device>
As shown in FIG. 5, the center-of-gravity height measuring device 1 includes a control device 40, an operation device 41, and a display device 42.

<制御装置の概略説明>
制御装置40は、主として、増幅器43と、ローパスフィルタ44と、マルチプレクサ45と、A/D変換器46と、I/O回路47と、メモリ48と、マイクロプロセッサ(MPU)49とにより構成されている。
増幅器43は、送り込まれる信号をA/D変換可能な大きさに増幅して送り出す機能を有している。
ローパスフィルタ44は、低域周波数のみを信号として通過させる機能を有している。
マルチプレクサ45は、送り込まれる複数の信号を選択制御信号の指令に基づいて選択的に送り出す機能を有している。
A/D変換器46は、マルチプレクサ45からのアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有している。
I/O回路47は、A/D変換器46と、操作装置41と、表示装置42と、メモリ48と、MPU49との間で各種の信号やデータの受け渡しを行う機能を有している。
メモリ48は、PROMやRAMなどで構成され、所定プログラムや基本データなどを長期的に記憶したり、種々のデータや演算用数値などを一時的に記憶したりする機能を有している。
MPU49は、メモリ48に格納されている所定プログラムの指示に従って、必要な信号をI/O回路47を介して受け取り、また必要なデータをメモリ48から受け取り、受け取った信号やデータに基づいて演算を実行する機能を有している。
<Overview of control device>
The control device 40 is mainly composed of an amplifier 43, a low-pass filter 44, a multiplexer 45, an A / D converter 46, an I / O circuit 47, a memory 48, and a microprocessor (MPU) 49. Yes.
The amplifier 43 has a function of amplifying a signal to be sent to a size that can be A / D converted and sending it out.
The low-pass filter 44 has a function of passing only a low frequency as a signal.
The multiplexer 45 has a function of selectively sending out a plurality of signals to be sent based on a command of the selection control signal.
The A / D converter 46 has a function of converting an analog signal from the multiplexer 45 into a digital signal.
The I / O circuit 47 has a function of exchanging various signals and data among the A / D converter 46, the operation device 41, the display device 42, the memory 48, and the MPU 49.
The memory 48 includes a PROM, a RAM, and the like, and has a function of storing a predetermined program, basic data, and the like for a long period of time, and temporarily storing various data, numerical values for calculation, and the like.
The MPU 49 receives a necessary signal through the I / O circuit 47 and receives necessary data from the memory 48 in accordance with an instruction of a predetermined program stored in the memory 48, and performs an operation based on the received signal and data. Has the function to execute.

<操作装置の概略説明>
操作装置41は、操作スイッチや数値キーなどを備えてなり、測定開始・終了の動作や零点調整動作、使用モードの切り換え動作、数値設定動作などの種々の動作の際に用いられる。
<Overview of operating device>
The operation device 41 includes operation switches and numerical keys, and is used in various operations such as measurement start / end operations, zero point adjustment operations, use mode switching operations, and numerical value setting operations.

<表示装置の概略説明>
表示装置42は、例えば液晶ディスプレイからなり、測定結果や各種データの入出力画面などが表示される。
<Overview of display device>
The display device 42 is composed of a liquid crystal display, for example, and displays measurement results and various data input / output screens.

<重心高さ測定装置の制御系システムの処理動作の概略説明>
重心高さ測定装置1の制御系システムにおいては、ロードセル11〜14、変位センサ30および加速度センサ31のそれぞれの信号は、増幅器43、ローパスフィルタ44、マルチプレクサ45、A/D変換器46およびI/O回路47を経由してMPU49に送られる。MPU49は、メモリ48に格納されている所定プログラムに従って、I/O回路47からの信号を取り込み、またメモリ48に記憶されている種々のデータを読み込み、これらの信号やデータに基づいて測定対象物4の平面的重心座標の演算や重心高さの演算を実行する。そして、その演算結果は表示装置42に表示される。
<Outline of processing operation of control system of center of gravity height measuring device>
In the control system of the center-of-gravity height measuring device 1, the signals of the load cells 11 to 14, the displacement sensor 30 and the acceleration sensor 31 are supplied to the amplifier 43, the low-pass filter 44, the multiplexer 45, the A / D converter 46 and the I / D converter 46, respectively. It is sent to the MPU 49 via the O circuit 47. The MPU 49 takes in a signal from the I / O circuit 47 according to a predetermined program stored in the memory 48, reads various data stored in the memory 48, and based on these signals and data, the measurement object 4 plane center-of-gravity coordinates and center-of-gravity height are calculated. The calculation result is displayed on the display device 42.

<MPUの機能説明>
MPU49においては、所定プログラムが実行されることにより、図6に示される平面的重心座標演算部50および重心高さ演算部51のそれぞれの機能が実現される。
<Functional explanation of MPU>
In the MPU 49, by executing a predetermined program, the functions of the planar barycentric coordinate calculation unit 50 and the barycentric height calculation unit 51 shown in FIG. 6 are realized.

<重心Gの平面座標(x,y)の求め方の理論説明>
次に、図7および図8を用いて、測定対象物4の平面的重心座標、すなわち載台5に載せられた測定対象物4の重心Gを水平面(o−xy平面)に射影したときのその面上における重心Gの座標(x,y)の求め方について説明する。
なお、理論説明の簡単化のために、載台5は密度が一定の直方体と仮定する。座標系o−xyzの原点は載台5の中央にとる。ロードセル11〜14のそれぞれの出力は無負荷時において零に調整されているものとする。図7および図8中の記号および理論式で用いる記号の意味を下記のとおり定義する。
G:測定対象物4の重心
:載台5の重心
a:ロードセル11(13)とロードセル12(14)との間の距離
b:ロードセル11(12)とロードセル13(14)との間の距離
c:載台5の高さ
H:ロードセル11〜14の高さ(弾性体15の高さ)
:各ロードセル11〜14に作用する静荷重(i=1,2,3,4)
W:測定対象物4の自重(=W+W+W+W
12:W+W
24:W+W
なお、上記記号のうち、a,b,c,H,Rは既知の値であり、これらの値は予めメモリ48に記憶される。
<Theoretical explanation of how to obtain the plane coordinates (x G , y G ) of the center of gravity G>
Next, using FIG. 7 and FIG. 8, when the planar center-of-gravity coordinates of the measuring object 4, that is, the center of gravity G of the measuring object 4 placed on the platform 5 is projected onto the horizontal plane (o-xy plane). A method for obtaining the coordinates (x G , y G ) of the center of gravity G on the surface will be described.
In order to simplify the explanation of the theory, the stage 5 is assumed to be a rectangular parallelepiped having a constant density. The origin of the coordinate system o-xyz is set at the center of the platform 5. Assume that the outputs of the load cells 11 to 14 are adjusted to zero when there is no load. The meanings of symbols in FIGS. 7 and 8 and symbols used in the theoretical formula are defined as follows.
G: Center of gravity of the measuring object 4 G 0 : Center of gravity of the platform 5 a: Distance between the load cell 11 (13) and the load cell 12 (14) b: Between the load cell 11 (12) and the load cell 13 (14) C: Height of the platform 5 H: Height of the load cells 11 to 14 (height of the elastic body 15)
W i : Static load acting on each of the load cells 11 to 14 (i = 1, 2, 3, 4)
W: Weight of the measuring object 4 (= W 1 + W 2 + W 3 + W 4 )
W 12 : W 1 + W 2
W 24 : W 2 + W 4
Of the above symbols, a, b, c, H, and R are known values, and these values are stored in the memory 48 in advance.

<重心Gの平面座標(x,y)の求め方の理論説明>
モーメントのつりあい条件として次式(5),(6)が成り立つ。

24a−W・(a/2+x)=0 ・・・(5)
12b−W・(b/2+y)=0 ・・・(6)

上記式(5),(6)より次式(7),(8)が得られる。

=a・(W24/W−1/2) ・・・(7)
=b・(W12/W−1/2) ・・・(8)

よって、W24,W12およびWの測定値を上記式(7),(8)に代入して計算することにより、重心Gの平面座標(x,y)を求めることができる。
<Theoretical explanation of how to obtain the plane coordinates (x G , y G ) of the center of gravity G>
The following equations (5) and (6) hold as the balance condition of moment.

W 24 a−W · (a / 2 + x G ) = 0 (5)
W 12 b−W · (b / 2 + y G ) = 0 (6)

From the above equations (5) and (6), the following equations (7) and (8) are obtained.

x G = a · (W 24 / W−1 / 2) (7)
y G = b · (W 12 / W−1 / 2) (8)

Therefore, the plane coordinates (x G , y G ) of the center of gravity G can be obtained by substituting the calculated values of W 24 , W 12 and W into the above formulas (7) and (8) and calculating.

<測定対象物の重心高さhの求め方の理論説明>
次に、測定対象物4の重心高さhの求め方について、主に図8を用いて以下に説明する。以下の理論説明では、測定対象物4が載せられた載台5が自由振動状態にあることが前提となる。油圧シリンダ24にて自由振動の初期条件を与えるとともに、復元力発生機構からの復元力Fを作用させることにより、測定対象物4が載せられた載台5を水平方向(y方向)に自由振動させる。なお、図8では、静止時における測定対象物4の重心Gのy座標yをdで表わしている。また、o−yz座標系は空間に固定した座標系とする。
<Theoretical explanation of how to determine the center of gravity height h of the measurement object>
Next, how to obtain the center of gravity height h of the measurement object 4 will be described below mainly using FIG. In the following theoretical explanation, it is assumed that the stage 5 on which the measurement object 4 is placed is in a free vibration state. An initial condition of free vibration is given by the hydraulic cylinder 24 and a restoring force F from the restoring force generating mechanism is applied to cause the platform 5 on which the measurement object 4 is placed to freely vibrate in the horizontal direction (y direction). Let In FIG. 8, the y coordinate y G of the center of gravity G of the measurement object 4 at rest is represented by d. The o-yz coordinate system is a coordinate system fixed in space.

ここで、以下の説明で用いる新しい記号を定義しておく。
(文1)

Figure 0005679731
なお、上記記号のうち、m,eは既知の値であり、これらの値は予めメモリ48に記憶される。 Here, a new symbol used in the following description is defined.
(Sentence 1)
Figure 0005679731
Of the above symbols, m 0 and e are known values, and these values are stored in the memory 48 in advance.

測定対象物4が剛体であるならば、測定対象物4の重心Gと載台5の重心GとのZ方向の相対変位は零である。測定対象物4が非剛体の場合、その相対変位は零ではないが、その量は微小である。よって、その相対変位の量は以下の運動方程式において無視することとする。すなわち、Z(t)=Z(t)とおく。このとき、系の運動方程式は次式(9),(10)で表わされる。

Figure 0005679731
上記式(9),(10)は、測定対象物4が剛体であるか否かとは関係なく成立する。
また、転倒モーメントのつりあい条件として次式(11)を得る。 If the measured object 4 is rigid, the relative displacement in the Z-direction between the center of gravity G 0 of the center of gravity G and the platform 5 of the measuring object 4 is zero. When the measurement object 4 is a non-rigid body, the relative displacement is not zero, but the amount is very small. Therefore, the amount of the relative displacement is ignored in the following equation of motion. That is, Z 0 (t) = Z G (t) is set. At this time, the equation of motion of the system is expressed by the following equations (9) and (10).
Figure 0005679731
The above formulas (9) and (10) hold regardless of whether or not the measurement object 4 is a rigid body.
Further, the following equation (11) is obtained as a balance condition of the overturning moment.

Figure 0005679731
ここに、δは、重心Gの重心Gに対するy方向の相対変位である。δは(b/2−d)に比較して微小であるから以下の式変形においては無視する。
Figure 0005679731
Here, [delta] is the relative displacement in the y direction relative to the center of gravity G 0 of the center of gravity G. Since δ is very small compared to (b / 2−d), it is ignored in the following equation modification.

(文2)

Figure 0005679731
(Sentence 2)
Figure 0005679731

Figure 0005679731
上記式(12)より、測定対象物4の重心高さhを求める次式(13)が得られる。
Figure 0005679731
From the above equation (12), the following equation (13) for obtaining the center of gravity height h of the measurement object 4 is obtained.

Figure 0005679731
Figure 0005679731

前述した復元力Fを求める式(4)において、弾性体15に作用する垂直荷重NはMg(g:重力加速度)、弾性体15の上側凸面18および下側凸面19の曲率半径A,Bはいずれも所定半径Rであるから、ロードセル11〜14によって支持される載台5の復元力Fは、次式(14)で表わすことができる。   In the equation (4) for obtaining the restoring force F described above, the vertical load N acting on the elastic body 15 is Mg (g: gravitational acceleration), and the radii of curvature A and B of the upper convex surface 18 and the lower convex surface 19 of the elastic body 15 are Since both have the predetermined radius R, the restoring force F of the mounting table 5 supported by the load cells 11 to 14 can be expressed by the following equation (14).

Figure 0005679731
上記式(14)を上記式(13)に代入してhを書き直すと次式(15)となる。
Figure 0005679731
When h is rewritten by substituting the above equation (14) into the above equation (13), the following equation (15) is obtained.

Figure 0005679731
ただし、kは次式(16)で表わされるものである。
Figure 0005679731
(文3)
Figure 0005679731
Figure 0005679731
However, k is represented by following Formula (16).
Figure 0005679731
(Sentence 3)
Figure 0005679731

(文4)

Figure 0005679731
ここで、「剛体」とは、外力による変形が全く生じない「完全剛体」と、外力による変形が若干生じてもその変形による重心高さ測定上の影響が極めて少なくて完全剛体と見なしても何ら支障がない「見なし剛体」とを包含するものである。また、「非剛体」とは、外力による変形が生じてその変形の影響が重心高さ測定上無視できない物体を総称して表現したものである。 (Sentence 4)
Figure 0005679731
Here, “rigid body” means “perfect rigid body” in which deformation due to external force does not occur at all, and even if slight deformation due to external force occurs, the influence on the measurement of the center of gravity height due to the deformation is extremely small, and it can be regarded as a complete rigid body. It includes “deemed rigid bodies” that have no problem. The “non-rigid body” is a generic expression of objects that are deformed by an external force and whose influence cannot be ignored in measuring the height of the center of gravity.

Figure 0005679731
Figure 0005679731
(文5)
Figure 0005679731
Figure 0005679731
Figure 0005679731
(Sentence 5)
Figure 0005679731

<ロードセルで検出される荷重信号の補正の説明>
ところで、載台5の水平方向の自由振動に伴って、ロードセル11〜14は回転振動となる。これにより、ロードセル11〜14の軸方向に作用する荷重は、回転角θの関数となる。今、ロードセル11〜14で検出される荷重W´(t)が上記の軸方向荷重であると仮定する。
<Description of correction of load signal detected by load cell>
By the way, with the free vibration of the mounting base 5 in the horizontal direction, the load cells 11 to 14 become rotational vibration. As a result, the load acting in the axial direction of the load cells 11 to 14 is a function of the rotation angle θ. Now, it is assumed that the load W i ′ (t) detected by the load cells 11 to 14 is the above-described axial load.

このとき、W´(t)は次式(18)で表わすことができる。

Figure 0005679731
ただし、Fi(t)およびθはそれぞれ次式(19)および式(20)で表わされる。
Figure 0005679731
Figure 0005679731
ここに、F(t)は、各ロードセル11〜14に生じる復元力Fの符号を逆にしたものである。
上記式(18)により次式(21)が得られる。
Figure 0005679731
式(21)によりW(t)がW´(t)とy(t)から求まることがわかる。
なお、傾斜補正の成されたデジタルロードセルを用いる場合は、その出力はW(t)であるから、上述の補正は不要となる。 At this time, W i ′ (t) can be expressed by the following equation (18).
Figure 0005679731
However, Fi (t) and θ are represented by the following equations (19) and (20), respectively.
Figure 0005679731
Figure 0005679731
Here, F i (t) is obtained by reversing the sign of the restoring force F generated in each of the load cells 11 to 14.
The following equation (21) is obtained from the above equation (18).
Figure 0005679731
It can be seen from Equation (21) that W i (t) is obtained from W i ′ (t) and y 0 (t).
When a digital load cell with tilt correction is used, the output is W i (t), and thus the above correction is not necessary.

<重心高さ測定装置の計測動作の説明>
以上に述べたように構成される重心高さ測定装置1の計測動作について、主に、図6の機能ブロック図、図9のフローチャートおよび図10のタイムチャートを用いて以下に説明する。なお、図9において記号「S」はステップを表わす。
以下の計測動作説明は、測定対象物4が荷物を載せた車両(貨物トラック)である場合の例である。
<Explanation of measuring operation of center of gravity height measuring device>
The measurement operation of the center-of-gravity height measuring apparatus 1 configured as described above will be described below mainly using the functional block diagram of FIG. 6, the flowchart of FIG. 9, and the time chart of FIG. In FIG. 9, the symbol “S” represents a step.
The following description of the measurement operation is an example in the case where the measurement object 4 is a vehicle (cargo truck) carrying a load.

<ステップS1〜S4の処理内容の説明>
載台5に進入した貨物トラックが停止するまで待機する(S1)。
貨物トラックが停止した時刻tから微小時間Δtだけ経過した時刻(t+Δt)以降において、平面的重心演算部50は、ロードセル11〜14からの静荷重信号W(i=1,2,3,4)を読み込むとともに、読み込んだ静荷重信号Wから測定対象物4の質量(重量)を求める(S2)。
また、平面的重心演算部50は、次式(16)に基づいてkを演算する(S3)とともに、次式(7),(8)に基づいて測定対象物4の重心Gの平面座標(x,y)を算出する(S4)。

Figure 0005679731
=a・(W24/W−1/2) ・・・(7)
=b・(W12/W−1/2) ・・・(8)
<Description of processing contents of steps S1 to S4>
Wait until the cargo truck that has entered the platform 5 stops (S1).
After the time (t 1 + Δt) after a minute time Δt has elapsed from the time t 1 at which the cargo truck stopped, the planar gravity center calculator 50 receives the static load signals W i (i = 1, 2, 1, 2) from the load cells 11-14. 3,4) with read, seek read mass static load signal W i measured from the object 4 (by weight) (S2).
In addition, the planar center-of-gravity calculation unit 50 calculates k based on the following equation (16) (S3), and the plane coordinates (G) of the center of gravity G of the measurement object 4 based on the following equations (7) and (8). x G , y G ) is calculated (S4).
Figure 0005679731
x G = a · (W 24 / W−1 / 2) (7)
y G = b · (W 12 / W−1 / 2) (8)

<ステップS5の処理内容の説明>
時刻tにおいて、制御装置40(I/O回路47)は、油圧シリンダ24の伸長作動を示すバルブ切換信号を電磁弁26に送信する。これにより、油圧シリンダ24が伸長作動され、載台5の側面がピストンロッド25に押されて載台5に水平方向の変位と速度が与えられる。その後、あらかじめ定められた変位において、制御装置40は、油圧シリンダ24の収縮作動を示すバルブ切換信号を電磁弁26に送信する。これにより、油圧シリンダ24が収縮作動され、載台5とピストンロッド25との接触が解除され、載台5に自由振動の初期条件が与えられる。そして、載台5には水平方向の変位に対する復元力発生機構からの復元力Fが作用するため、載台5は水平方向(y方向)に自由振動する。
<Description of processing contents of step S5>
At time t 2 , the control device 40 (I / O circuit 47) transmits a valve switching signal indicating the extension operation of the hydraulic cylinder 24 to the electromagnetic valve 26. As a result, the hydraulic cylinder 24 is extended, the side surface of the mounting table 5 is pushed by the piston rod 25, and a horizontal displacement and speed are given to the mounting table 5. Thereafter, at a predetermined displacement, the control device 40 transmits a valve switching signal indicating a contraction operation of the hydraulic cylinder 24 to the electromagnetic valve 26. As a result, the hydraulic cylinder 24 is contracted, the contact between the mount 5 and the piston rod 25 is released, and an initial condition of free vibration is given to the mount 5. And since the restoring force F from the restoring force generation mechanism with respect to the displacement in the horizontal direction acts on the mounting table 5, the mounting table 5 vibrates freely in the horizontal direction (y direction).

<ステップS6,S7の処理内容の説明>
(文6)

Figure 0005679731
<Description of processing contents of steps S6 and S7>
(Sentence 6)
Figure 0005679731

<ステップS8の処理内容の説明>
載台5が静止した時刻t以降から時刻tの間において、重心高さ演算部51は、ステップS2で取得した静荷重信号WとステップS6で収得した動荷重信号W(t)とに基づいてΔW(t)およびΔW34(t)をそれぞれ演算する。
<Description of Processing Contents of Step S8>
In a period from the platform 5 is time t 4 after the still time t 5, the height of the center of gravity calculating section 51, a static load signal obtained in step S2 W i and the dynamic load signal and Shutoku in step S6 W i (t) Based on the above, ΔW (t) and ΔW 34 (t) are respectively calculated.

<ステップS9の処理内容の説明>
時刻t以降から時刻tの間において、重心高さ演算部51は、次式(15)に基づいて測定対象物4の重心Gの重心高さhを演算する。なお、hの測定値は、あらかじめ定めた時間区間内の各サンプリング時刻において式(15)で計算されたhの平均値とする。

Figure 0005679731
<Description of Processing Contents of Step S9>
In a period from after time t 5 at time t 6, the height of the center of gravity calculating section 51 calculates the center of gravity height h of the center of gravity G of the measured object 4 based on the following equation (15). Note that the measured value of h is the average value of h calculated by Equation (15) at each sampling time within a predetermined time interval.
Figure 0005679731

<ステップS10の処理内容の説明>
そして、制御装置40(I/O回路47)は、ステップS9の演算の結果得られた重心高さhの値を表示させる表示信号を表示装置42に送信する。これにより、ステップS9の演算で求められた重心高さhの値が表示装置42に表示される。
<Description of Processing Contents of Step S10>
And the control apparatus 40 (I / O circuit 47) transmits the display signal which displays the value of the gravity center height h obtained as a result of the calculation of step S9 to the display apparatus 42. Thereby, the value of the center-of-gravity height h obtained by the calculation in step S9 is displayed on the display device 42.

<第1の実施形態の重心高さ測定装置の作用効果の説明>
第1の実施形態の重心高さ測定装置1によれば、貨物トラック(測定対象物4)が載せられた載台5を水平方向に自由振動させることにより、貨物トラックの重心高さを求める上で必要とされる載台5の水平方向の変位と加速度とが得られるので、貨物トラックの重心高さを定位置で測定することができる。
<Description of Effects of Center of Gravity Height Measurement Device of First Embodiment>
According to the center-of-gravity height measuring apparatus 1 of the first embodiment, the center of gravity of the cargo truck is obtained by freely vibrating the platform 5 on which the cargo truck (measurement object 4) is placed in the horizontal direction. Since the horizontal displacement and acceleration of the platform 5 required in the above can be obtained, the height of the center of gravity of the cargo truck can be measured at a fixed position.

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係る重心高さ測定装置について図11〜図14を用いて説明する。なお、第2の実施形態の重心高さ測定装置1Aにおいて、第1の実施形態の重心高さ測定装置1と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第1の実施形態の重心高さ測定装置1と異なる点を中心に説明することとする。
[Second Embodiment]
Next, a center-of-gravity height measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the center-of-gravity height measuring apparatus 1A of the second embodiment, the same or similar parts as those of the center-of-gravity height measuring apparatus 1 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are given. In the following, the description will focus on the differences from the center-of-gravity height measurement apparatus 1 of the first embodiment.

<第1の実施形態の重心高さ測定装置と異なる点の概略説明>
第2の実施形態の重心高さ測定装置1Aにおいては、第1の実施形態の重心高さ測定装置1において設けられている油圧シリンダ24に代えて、図11(a)に示されるように、載台5と設置ベース2とを連結する所要のリンク55が設けられている。
<Outline Explanation of Differences from the Center of Gravity Height Measurement Apparatus of the First Embodiment>
In the center of gravity height measuring apparatus 1A of the second embodiment, as shown in FIG. 11A, instead of the hydraulic cylinder 24 provided in the center of gravity height measuring apparatus 1 of the first embodiment, A required link 55 that connects the mounting table 5 and the installation base 2 is provided.

<リンクの配置とそのリンクによる載台の変位の拘束の説明>
リンク55は、図11(b)に示されるように、x座標軸に対しθの傾きを持って配置されている。このリンク55により、載台5のx方向とy方向の変位x,yは、次式(22)で示されるような関係に拘束される。

=αx,α=1/tanθ(既知) ・・・(22)
<Explanation of link arrangement and restraint of displacement of platform due to the link>
As shown in FIG. 11B, the link 55 is disposed with an inclination of θ with respect to the x coordinate axis. By this link 55, the displacements x 0 and y 0 in the x direction and the y direction of the mounting table 5 are constrained by the relationship represented by the following equation (22).

y 0 = αx 0 , α = 1 / tan θ (known) (22)

<載台の自由振動の説明>
リンク55は、x軸の正方向に走行している貨物トラック(測定対象物4)が載台5に進入し程なくして停止する際に、その貨物トラックから受ける力を利用して載台5の自由振動の方向を、リンク55と直角を成す水平方向(特定方向u)に拘束する(図11(b)参照)。載台5には、u方向変位に対する復元力発生機構からの復元力Fが作用する。こうして、載台5の水平方向(u方向)の変位に対して復元力Fを作用させることで、載台5を水平方向(u方向)に自由振動させることができる。
<Description of free vibration of the platform>
The link 55 uses the force received from the cargo truck when the cargo truck (measurement object 4) traveling in the positive direction of the x-axis enters the stage 5 and stops shortly before it stops. The direction of the free vibration is constrained to a horizontal direction (specific direction u) perpendicular to the link 55 (see FIG. 11B). A restoring force F from a restoring force generating mechanism with respect to the u-direction displacement acts on the mounting table 5. Thus, by applying the restoring force F to the horizontal displacement (u direction) of the mounting table 5, the mounting table 5 can be freely vibrated in the horizontal direction (u direction).

<測定対象物の重心高さhの求め方の理論説明>
載台5の自由振動が水平方向(u方向)に拘束されているとき、y方向の振動成分によりロードセル11〜14に作用する力を、添字yを付してΔW(t)(=ΔW1y(t)+・・・+ΔW4y(t)),ΔW34y(t)(=ΔW3y(t)+ΔW4y(t))と書く。このとき、重心高さhの理論式は、次式(23)で表わされる。

Figure 0005679731
上記式(23)において、ΔW(t),ΔW34y(t)は、ロードセル11〜14に生じた荷重変化であるが、自由振動はx方向へも生じているから、ロードセル11〜14で検出される変化量ΔW(t),ΔW34(t)とは異なる。
以下では、ΔW(t)およびΔW34y(t)がそれぞれΔW(t)およびΔW34(t)によって求めることができることを示す。なお、添字xを付す記号はx方向の振動成分によりロードセル11〜14に作用する力を表わすものとする。 <Theoretical explanation of how to determine the center of gravity height h of the measurement object>
When the free vibration of the pedestal 5 is constrained in the horizontal direction (u direction), the force acting on the load cells 11 to 14 due to the vibration component in the y direction is given by the suffix y and ΔW y (t) (= ΔW 1y (t) +... + ΔW 4y (t)), ΔW 34y (t) (= ΔW 3y (t) + ΔW 4y (t)). At this time, the theoretical formula of the center of gravity height h is expressed by the following formula (23).
Figure 0005679731
In the above equation (23), ΔW y (t) and ΔW 34y (t) are load changes generated in the load cells 11 to 14, but free vibration also occurs in the x direction. This is different from the detected variations ΔW (t) and ΔW 34 (t).
In the following, it is shown that ΔW y (t) and ΔW 34y (t) can be obtained by ΔW (t) and ΔW 34 (t), respectively. Note that the symbol with the suffix x represents the force acting on the load cells 11 to 14 due to the vibration component in the x direction.

<ΔW(t)の求め方の理論説明>
ΔW(t)は、ΔW(t)(=ΣΔW(t))を用いて表わすことができる。
すなわち、

Figure 0005679731
であり、
ΔW(t)=ΔW(t)+ΔW(t)=(1+1/α)・ΔW(t)
であるから、ΔW(t)は次式(24)で表わすことができる。
ΔW(t)=α・ΔW(t)/(1+α) ・・・(24)
また、ΔW(t)は次式(25)で表わすことができる。
ΔW(t)=ΔW(t)/(1+α) ・・・(25) <Theoretical explanation of how to obtain ΔW y (t)>
ΔW y (t) can be expressed using ΔW (t) (= ΣΔW i (t)).
That is,
Figure 0005679731
And
ΔW (t) = ΔW x (t) + ΔW y (t) = (1 + 1 / α 2 ) · ΔW y (t)
Therefore, ΔW y (t) can be expressed by the following equation (24).
ΔW y (t) = α 2 · ΔW (t) / (1 + α 2 ) (24)
ΔW x (t) can be expressed by the following equation (25).
ΔW x (t) = ΔW (t) / (1 + α 2 ) (25)

<ΔW34y(t)の求め方の理論説明>
ΔW34y(t)は、ΔW34(t)とΔW(t)を用いて表わすことができる。
すなわち、
ΔW34(t)=ΔW34x(t)+ΔW34y(t)
であるから、ΔW34y(t)は次式(26)で表わすことができる。
ΔW34y(t)=ΔW34(t)−ΔW34x(t)
≒ΔW34(t)−ΔW(t)/2(∵b/2>>d)
=ΔW34(t)−ΔW(t)/2(1+α) ・・・(26)
<Theoretical explanation of how to obtain ΔW 34y (t)>
ΔW 34y (t) can be expressed using ΔW 34 (t) and ΔW (t).
That is,
ΔW 34 (t) = ΔW 34x (t) + ΔW 34y (t)
Therefore , ΔW 34y (t) can be expressed by the following equation (26).
ΔW 34y (t) = ΔW 34 (t) -ΔW 34x (t)
≈ΔW 34 (t) −ΔW x (t) / 2 (∵b / 2 >> d)
= ΔW 34 (t) −ΔW (t) / 2 (1 + α 2 ) (26)

<重心高さ測定装置の計測動作の説明>
次に、第2の実施形態の重心高さ測定装置1Aの計測動作について、主に、図12の機能ブロック図、図13のフローチャートおよび図14のタイムチャートを用いて以下に説明する。なお、図13において記号「T」はステップを表わす。
以下の計測動作説明は、測定対象物4が荷物を載せた車両(貨物トラック)であり、x軸の正方向に走行している貨物トラックが載台5に進入・停止する際にその貨物トラックの重心高さを測定する場合の例である。
<Explanation of measuring operation of center of gravity height measuring device>
Next, the measurement operation of the center of gravity height measuring apparatus 1A of the second embodiment will be described below mainly using the functional block diagram of FIG. 12, the flowchart of FIG. 13, and the time chart of FIG. In FIG. 13, the symbol “T” represents a step.
In the following description of the measurement operation, the object to be measured 4 is a vehicle (cargo truck) carrying a load, and the cargo truck traveling in the positive direction of the x-axis enters and stops the platform 5 when the cargo truck moves. It is an example in the case of measuring the height of the center of gravity.

<ステップT1の処理内容の説明>
載台5に進入した貨物トラックが停止するまで待機する(T1)。
このとき、リンク55は、貨物トラックが載台5に進入・停止する際にその貨物トラックから受ける力を利用して載台5に対し自由振動を特定方向(u方向)に与える。そして、載台5にはu方向変位に対する復元力発生機構からの復元力Fが作用するため、載台5はu方向に自由振動する。
<Description of processing contents of step T1>
Wait until the cargo truck that has entered the platform 5 stops (T1).
At this time, the link 55 applies free vibration to the platform 5 in a specific direction (u direction) using the force received from the cargo truck when the cargo truck enters and stops the platform 5. And since the restoring force F from the restoring force generation mechanism with respect to the displacement in the u direction acts on the mounting table 5, the mounting table 5 freely vibrates in the u direction.

<ステップT2,T3の処理内容の説明>
(文7)

Figure 0005679731
<Description of processing contents of steps T2 and T3>
(Sentence 7)
Figure 0005679731

<ステップT4〜T6の処理内容の説明>
載台5が自由振動状態から静止状態に移行した時刻t以降から時刻tにおいて、平面的重心演算部50は、ロードセル11〜14からの静荷重信号Wを読み込むとともに、読み込んだ静荷重信号Wから測定対象物4の質量(重量)を求める(T4)。
また、平面的重心演算部50は、次式(16)に基づいてkを演算する(T5)とともに、次式(7),(8)に基づいて測定対象物4の重心Gの平面座標(x,y)を算出する(T6)。

Figure 0005679731
=a・(W24/W−1/2) ・・・(7)
=b・(W12/W−1/2) ・・・(8)
<Description of processing contents of steps T4 to T6>
At time t 4 from the platform 5 the time t 3 after the transition to stationary state from the free vibration state, planar gravity calculation section 50 reads in a static load signal W i from the load cell 11 to 14, a static load of read determining the mass of the measured object 4 from the signal W i (wt) (T4).
In addition, the planar center-of-gravity calculation unit 50 calculates k based on the following equation (16) (T5) and the plane coordinates (G) of the center of gravity G of the measurement object 4 based on the following equations (7) and (8). x G , y G ) is calculated (T6).
Figure 0005679731
x G = a · (W 24 / W−1 / 2) (7)
y G = b · (W 12 / W−1 / 2) (8)

<ステップT7の処理内容の説明>
時刻tから時刻tの間において、重心高さ演算部51は、ステップT4で取得した静荷重信号Wと、メモリ48に記憶されている動荷重信号W(t)とに基づいてΔW(t)およびΔW34(t)をそれぞれ演算する。
<Description of Processing Contents of Step T7>
Between time t 4 and time t 5 , the center-of-gravity height calculation unit 51 is based on the static load signal W i acquired in step T 4 and the dynamic load signal W i (t) stored in the memory 48. ΔW (t) and ΔW 34 (t) are respectively calculated.

<ステップT8の処理内容の説明>
時刻tから時刻tの間において、重心高さ演算部51は、次式(23),(24),(26)に基づいて測定対象物4の重心Gの重心高さhを演算する。

Figure 0005679731
ΔW(t)=α・ΔW(t)/(1+α) ・・・(24)
ΔW34y(t)=ΔW34(t)−ΔW(t)/2(1+α) ・・・(26)
<Description of Processing Contents of Step T8>
In a period from the time t 5 the time t 6, the height of the center of gravity calculating section 51, the following equation (23), (24), calculates the center-of-gravity height h of the center of gravity G of the measured object 4 based on (26) .
Figure 0005679731
ΔW y (t) = α 2 · ΔW (t) / (1 + α 2 ) (24)
ΔW 34y (t) = ΔW 34 (t) −ΔW (t) / 2 (1 + α 2 ) (26)

<ステップT9の処理内容の説明>
そして、制御装置40は、ステップT8の演算の結果得られた重心高さhの値を表示させる表示信号を表示装置42に送信する。これにより、ステップT8の演算で求められた重心高さhの値が表示装置42に表示される。
<Description of Processing Contents of Step T9>
And the control apparatus 40 transmits the display signal which displays the value of the gravity center height h obtained as a result of the calculation of step T8 to the display apparatus 42. Thereby, the value of the center-of-gravity height h obtained by the calculation in step T8 is displayed on the display device 42.

<第2の実施形態の重心高さ測定装置の作用効果の説明>
第2の実施形態の重心高さ測定装置1Aによれば、第1の実施形態の重心高さ測定装置1と同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。さらに、第2の実施形態の重心高さ測定装置1Aによれば、貨物トラックが載台5に進入・停止する際に載台5が貨物トラックから受ける力を利用して載台5をリンク55にてu方向に自由振動させるようにされているので、第1の実施形態の重心高さ測定装置1において必要とされる油圧シリンダ24や電磁弁26、油圧ポンプ27、これらを繋ぐ油圧配管、電動モータ28などを省略することができ、装置構成の簡素化を図ることができる。
<Description of Effects of Center of Gravity Height Measurement Device of Second Embodiment>
Needless to say, according to the center-of-gravity height measurement apparatus 1A of the second embodiment, the same operational effects as those of the center-of-gravity height measurement apparatus 1 of the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the center-of-gravity height measuring apparatus 1A of the second embodiment, the platform 5 is linked to the link 55 using the force received by the platform 5 from the cargo truck when the cargo truck enters and stops on the platform 5. The hydraulic cylinder 24, the electromagnetic valve 26, the hydraulic pump 27, and the hydraulic piping connecting them are required in the center-of-gravity height measuring device 1 of the first embodiment. The electric motor 28 and the like can be omitted, and the apparatus configuration can be simplified.

以上、本発明の重心高さ測定装置について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。   As described above, the center-of-gravity height measurement device of the present invention has been described based on a plurality of embodiments. However, the present invention is not limited to the configurations described in the above embodiments, and the configurations described in the respective embodiments are appropriately described. The configuration can be changed as appropriate within a range not departing from the gist, such as a combination.

<構成変更例の概要説明>
上記各実施形態では、図3に示されるように、ダブルコンベックス・ローディング方式のコラム型のロードセル11〜14とそのロードセル11〜14の上側受け部材20および下側受け部材22によって載台5を支持する構造を採用したが、これに限定されるものではなく、図15に示されるような載台支持構造を採用してもよい。
<Overview of configuration change example>
In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 3, the platform 5 is supported by the double convex loading column type load cells 11 to 14 and the upper and lower receiving members 20 and 22 of the load cells 11 to 14. However, the present invention is not limited to this, and a mounting support structure as shown in FIG. 15 may be adopted.

<載台支持構造の他の態様例(1)の説明>
図15に示される載台支持構造は、載台5から垂設される一対の脚部材61,61と、一対の脚部材61,61の間に位置するように設置ベース2上に立設される一対の支柱部材62,62と、一対の支柱部材62,62の上端部同士を繋ぐ軸形ロードセル63と、一対の脚部材61,61の下端部同士を繋ぐ下部ピン64と、軸形ロードセル63と下部ピン64とに掛け渡される吊り環部材65とを備えて構成されている。
軸形ロードセル63は、その軸線方向中央部に、全周に亘って所定の曲率半径で窪んだ窪み部66を有している。この窪み部66に吊り環部材65の上部が掛け止められている。また、下部ピン64も同様に、その軸線方向中央部に、全周に亘って所定の曲率半径で窪んだ窪み部67を有している。この窪み部67に吊り環部材65の下部が掛け止められている。
この載台支持構造においては、軸形ロードセル63の軸線回りの振り子の作用により、載台5の前後方向(軸形ロードセル63の軸線と直交する水平方向)の変位に対する復元力が作用する。また、軸形ロードセル63の窪み部66に吊り環部材65の上部が掛け止められているので、吊り環部材65が軸形ロードセル63の軸線方向に移動した際に、吊り環部材65を窪み部66の最低部へと戻す揺り戻し力が作用する。この揺り戻し力の作用により、載台5の左右方向(軸形ロードセル63の軸線方向)の変位に対する復元力が作用する。
<Description of another example (1) of the platform support structure>
The mounting support structure shown in FIG. 15 is erected on the installation base 2 so as to be positioned between the pair of leg members 61 and 61 suspended from the mounting 5 and the pair of leg members 61 and 61. A pair of support members 62, 62, an axial load cell 63 connecting the upper ends of the pair of support members 62, 62, a lower pin 64 connecting the lower ends of the pair of leg members 61, 61, and an axial load cell. 63 and a suspension ring member 65 that spans between the lower pin 64 and the lower pin 64.
The axial load cell 63 has a recessed portion 66 that is recessed with a predetermined radius of curvature over the entire circumference at the center in the axial direction. The upper portion of the suspension ring member 65 is hooked on the hollow portion 66. Similarly, the lower pin 64 has a recessed portion 67 that is recessed with a predetermined radius of curvature over the entire circumference in the center in the axial direction. The lower portion of the hanging ring member 65 is hooked on the hollow portion 67.
In this mounting table support structure, a restoring force acts on the displacement of the mounting table 5 in the front-rear direction (horizontal direction orthogonal to the axis of the axial load cell 63) by the action of the pendulum around the axis of the axial load cell 63. Further, since the upper portion of the suspension ring member 65 is hooked on the recess portion 66 of the axial load cell 63, when the suspension ring member 65 moves in the axial direction of the axial load cell 63, the suspension ring member 65 is moved to the recess portion. A rocking force to return to the lowest part of 66 acts. Due to the action of the swing back force, a restoring force against the displacement of the mounting base 5 in the left-right direction (the axial direction of the axial load cell 63) acts.

<載台支持構造の他の態様例(2)の説明>
また、図15に示される載台支持構造に代えて、図16に示される載台支持構造を採用することもできる。
図16に示される載台支持構造においては、載台5から垂設される一対の脚部材61,61と、一対の脚部材61,61の間に位置するように設置ベース2上に立設される一対の支柱部材62,62と、一対の支柱部材62,62の上端部同士を繋ぐ上部ピン68と、一対の脚部材61,61の下端部同士を繋ぐ下部ピン64と、上部ピン68と下部ピン64とに掛け渡される吊り環部材69とを備えて構成されている。
上部ピン68は、その軸線方向中央部に、全周に亘って所定の曲率半径で窪んだ窪み部70を有している。この窪み部70に吊り環部材69の上部が掛け止められている。
吊り環部材69の上下方向中央部には、引張形ロードセル71が介設されている。
この載台支持構造においては、上部ピン68の軸線回りの振り子の作用により、載台5の前後方向(上部ピン68の軸線と直交する水平方向)の変位に対する復元力が作用する。また、上部ピン68の窪み部70に吊り環部材69の上部が掛け止められているので、吊り環部材69が上部ピン68の軸線方向に移動した際に、吊り環部材69を窪み部70の最低部へと戻す揺り戻し力が作用する。この揺り戻し力の作用により、載台5の左右方向(上部ピン68の軸線方向)の変位に対する復元力が作用する。
<Description of another example (2) of the platform support structure>
Moreover, it can replace with the mounting base support structure shown by FIG. 15, and the mounting base support structure shown by FIG. 16 is also employable.
In the mounting table support structure shown in FIG. 16, a pair of leg members 61, 61 suspended from the mounting table 5, and standing on the installation base 2 so as to be positioned between the pair of leg members 61, 61. A pair of support members 62, 62, an upper pin 68 connecting the upper ends of the pair of support members 62, 62, a lower pin 64 connecting the lower ends of the pair of leg members 61, 61, and an upper pin 68. And a suspension ring member 69 that spans the lower pin 64.
The upper pin 68 has a recessed portion 70 that is recessed with a predetermined radius of curvature over the entire circumference at the center in the axial direction. The upper part of the suspension ring member 69 is hooked on the hollow part 70.
A tension load cell 71 is interposed in the center of the hanging ring member 69 in the vertical direction.
In this mounting table support structure, a restoring force against the displacement of the mounting table 5 in the front-rear direction (horizontal direction orthogonal to the axis of the upper pin 68) acts by the action of the pendulum around the axis of the upper pin 68. Further, since the upper portion of the suspension ring member 69 is hooked on the recess portion 70 of the upper pin 68, when the suspension ring member 69 moves in the axial direction of the upper pin 68, the suspension ring member 69 is moved to the recess portion 70. A rocking force to return to the lowest part acts. Due to the action of the swing-back force, a restoring force against the displacement of the mounting base 5 in the left-right direction (the axial direction of the upper pin 68) acts.

<載台支持構造の他の態様例(3)の説明>
また、図15に示される載台支持構造に代えて、図17に示される載台支持構造を採用することもできる。
図17に示される載台支持構造においては、載台5の下面に固定される上側受け部材81と、設置ベース2上に固定される下側受け部材82と、下側受け部材82上に設置されるロードセル83と、ロードセル83と上側受け部材81との間に配設される鋼球84とを備えて構成されている。
上側受け部材81には、鋼球84との間に介在される上側受け座85が形成されている。上側受け座85は、鋼球84の球面84aと接触される凹座面86を有している。
ロードセル83には、鋼球84との間に介在される下側受け座87が形成されている。下側受け座87は、鋼球84の球面84aと接触される凹座面88を有している。
凹座面86,88の曲率半径は、鋼球84の球面84aの曲率半径よりも大きく設定されている。
復元力発生機構は、鋼球84の球面84aおよび上側受け座85の凹座面86と、鋼球84の球面84aおよび下側受け座87の凹座面88とにより構成され、載台5の水平方向の変位に対して復元力を発生する。
<Description of another example (3) of the platform support structure>
Moreover, it can replace with the mounting base support structure shown in FIG. 15, and the mounting base support structure shown in FIG. 17 is also employable.
In the mounting support structure shown in FIG. 17, the upper receiving member 81 fixed to the lower surface of the mounting 5, the lower receiving member 82 fixed on the installation base 2, and the lower receiving member 82 are installed. And a steel ball 84 disposed between the load cell 83 and the upper receiving member 81.
The upper receiving member 81 is formed with an upper receiving seat 85 interposed between the steel balls 84. The upper receiving seat 85 has a concave seat surface 86 that comes into contact with the spherical surface 84 a of the steel ball 84.
The load cell 83 is formed with a lower receiving seat 87 interposed between the steel ball 84. The lower receiving seat 87 has a concave seat surface 88 that comes into contact with the spherical surface 84 a of the steel ball 84.
The radius of curvature of the recessed seat surfaces 86 and 88 is set to be larger than the radius of curvature of the spherical surface 84 a of the steel ball 84.
The restoring force generating mechanism includes a spherical surface 84 a of the steel ball 84 and a concave seat surface 86 of the upper receiving seat 85, and a spherical surface 84 a of the steel ball 84 and a concave seat surface 88 of the lower receiving seat 87. A restoring force is generated for horizontal displacement.

<用語の説明>
油圧シリンダ24が本発明の「水平力付与機構」を構成する「アクチュエータ」に相当する。
変位センサ30および加速度センサ31を含む構成が本発明の「振動状態量検出手段」に相当する。
平面的重心座標演算部50および重心高さ演算部51を含む構成が本発明の「演算手段」に相当する。
弾性体15の上側凸面18および上側受け部材20の水平座面21と、弾性体15の下側凸面19および下側受け部材22の水平座面23とを含む構成が本発明の「復元力発生機構」に相当する。
脚部材61と、支柱部材62と、軸形ロードセル63と、下部ピン64と、吊り環部材65とを含む構成が本発明の「復元力発生機構」に相当する。
脚部材61と、支柱部材62と、上部ピン68と、下部ピン64と、吊り環部材69とを含む構成が本発明の「復元力発生機構」に相当する。
鋼球84の球面84aおよび上側受け座85の凹座面86と、鋼球84の球面84aおよび下側受け座87の凹座面88とを含む構成が本発明の「復元力発生機構」に相当する。
<Explanation of terms>
The hydraulic cylinder 24 corresponds to an “actuator” constituting the “horizontal force applying mechanism” of the present invention.
The configuration including the displacement sensor 30 and the acceleration sensor 31 corresponds to the “vibration state quantity detecting means” of the present invention.
The configuration including the planar barycentric coordinate calculation unit 50 and the barycentric height calculation unit 51 corresponds to the “calculation unit” of the present invention.
The configuration including the upper convex surface 18 of the elastic body 15 and the horizontal seating surface 21 of the upper receiving member 20, and the lower convex surface 19 of the elastic body 15 and the horizontal seating surface 23 of the lower receiving member 22 is the “restoring force generation” of the present invention. Corresponds to "mechanism".
The configuration including the leg member 61, the support member 62, the shaft load cell 63, the lower pin 64, and the suspension ring member 65 corresponds to the “restoring force generating mechanism” of the present invention.
The configuration including the leg member 61, the support member 62, the upper pin 68, the lower pin 64, and the suspension ring member 69 corresponds to the “restoring force generating mechanism” of the present invention.
The configuration including the spherical surface 84a of the steel ball 84 and the concave seating surface 86 of the upper receiving seat 85 and the spherical surface 84a of the steel ball 84 and the concave seating surface 88 of the lower receiving seat 87 is the “restoring force generating mechanism” of the present invention. Equivalent to.

<加速度検出手段の別態様例の説明>
上記実施形態においては、自由振動状態にある載台5の加速度を検出する加速度検出手段として、加速度センサ31を用いる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、重心高さ演算部51は、変位センサ30の検出信号に基づいて2回微分演算を実行することで、載台5の加速度を求めることができる。この場合、加速度センサ31は不要になる。なお、上記微分演算を重心高さ演算部51に実行させるのではなく、別途に加速度演算部を設け、この加速度演算部に上記微分演算を実行させる態様もあり得る。
<Description of another example of acceleration detecting means>
In the above-described embodiment, the example in which the acceleration sensor 31 is used as the acceleration detection unit that detects the acceleration of the mounting base 5 in the free vibration state has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the center-of-gravity height calculation unit 51 can obtain the acceleration of the mounting base 5 by executing the differential calculation twice based on the detection signal of the displacement sensor 30. In this case, the acceleration sensor 31 is not necessary. There may be a mode in which the differential calculation is not performed by the center-of-gravity height calculation unit 51, but an acceleration calculation unit is provided separately and the acceleration calculation unit executes the differential calculation.

<動荷重変動ΔW(t)の測定の別態様例の説明>
(文8)

Figure 0005679731
<Description of another example of measurement of dynamic load fluctuation ΔW (t)>
(Sentence 8)
Figure 0005679731

<ダブルコンベックス・ローディング方式以外のロードセルを採用した場合の説明>
図3に示されるダブルコンベックス・ローディング方式のコラム型のロードセル11〜14に代えて、図15に示される載台支持構造を採用した場合の荷重検出に関わる力学モデルは図18(a)に示されるようになる。
この場合の復元力Fは、次式(28)で表わされる。

Figure 0005679731
このFを式(13)に代入するにあたり、式(16)と同じようにkとして表わすと、次式(29)で示されるようになる。
Figure 0005679731
このkを式(16)に代えて式(15)に用いればよい。なお、軸形ロードセル63は鉛直方向の力を検出するものであるとする。
また、測定対象物4が剛体の場合は、式(17)´のkを式(16)に代えて式(29)を用いればよい。 <Explanation when a load cell other than the double convex loading method is used>
FIG. 18 (a) shows a dynamic model related to load detection when the platform support structure shown in FIG. 15 is employed in place of the double convex loading column type load cells 11-14 shown in FIG. It comes to be.
The restoring force F in this case is expressed by the following equation (28).
Figure 0005679731
When substituting this F into the equation (13), if expressed as k as in the equation (16), the following equation (29) is obtained.
Figure 0005679731
This k may be used in equation (15) instead of equation (16). It is assumed that the axial load cell 63 detects a force in the vertical direction.
Further, when the measurement object 4 is a rigid body, equation (29) may be used instead of k in equation (17) ′ instead of equation (16).

また、図3に示されるダブルコンベックス・ローディング方式のコラム型のロードセル11〜14に代えて、図16に示される載台支持構造を採用した場合の荷重検出に関わる力学モデルは図18(b)に示されるようになる。
この場合の復元力Fは、次式(30)で表わされる。
F=Mg・y/l ・・・(30)
このFを式(13)に代入するにあたり、式(16)と同じようにkとして表わすと、次式(31)で示されるようになる。
k=Mg/l ・・・(31)
このkを式(16)に代えて式(15)に用いればよい。なお、引張形ロードセル71は傾斜に応じた引張方向の力を検出するものであるとする。
また、測定対象物4が剛体の場合は、式(17)´のkを式(16)に代えて式(31)を用いればよい。
ただし、この場合、引張形ロードセル71は鉛直方向の力を検出していないので、式の中のΔWおよびΔW34の値は次式(32)(33)に示されるように補正演算が必要である。

Figure 0005679731
Further, in place of the double convex loading column type load cells 11 to 14 shown in FIG. 3, a dynamic model relating to load detection in the case where the mounting support structure shown in FIG. 16 is adopted is shown in FIG. As shown in
The restoring force F in this case is expressed by the following equation (30).
F = Mg · y 0 / l (30)
When substituting this F into the equation (13), if expressed as k as in the equation (16), the following equation (31) is obtained.
k = Mg / l (31)
This k may be used in equation (15) instead of equation (16). It is assumed that the tension load cell 71 detects a force in the tension direction according to the inclination.
Further, when the measurement object 4 is a rigid body, the equation (31) may be used by replacing k in the equation (17) ′ with the equation (16).
However, in this case, since the tensile load cell 71 does not detect the force in the vertical direction, the values of ΔW and ΔW 34 in the equation need to be corrected as shown in the following equations (32) and (33). is there.
Figure 0005679731

本発明の重心高さ測定装置は、測定対象物の重心高さを定位置で測定することができるという特性を有していることから、コンテナ貨物や貨物トラックの重心高さの測定の用途に好適に用いることができる。   Since the center-of-gravity height measuring device of the present invention has the characteristic that the center-of-gravity height of a measurement object can be measured at a fixed position, it can be used for measuring the center-of-gravity height of container cargo and cargo trucks. It can be used suitably.

1,1A 重心高さ測定装置
4 測定対象物
5 載台
11〜14 ロードセル
15 弾性体
18 上側凸面
19 下側凸面
20 上側受け部材
21 水平座面
22 下側受け部材
23 水平座面
24 油圧シリンダ
30 変位センサ
31 加速度センサ
50 平面的重心座標演算部
51 重心高さ演算部
55 リンク
61 脚部材
62 支柱部材
63 軸形ロードセル
64 下部ピン
65 吊り環部材
68 上部ピン
69 吊り環部材
71 引張形ロードセル
84 鋼球
84a 球面
85 上側受け座
86 凹座面
87 下側受け座
88 凹座面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A Center-of-gravity height measuring device 4 Measuring object 5 Mounting stage 11-14 Load cell 15 Elastic body 18 Upper convex surface 19 Lower convex surface 20 Upper receiving member 21 Horizontal seating surface 22 Lower receiving member 23 Horizontal seating surface 24 Hydraulic cylinder 30 Displacement sensor 31 Acceleration sensor 50 Planar center-of-gravity coordinate calculation unit 51 Center-of-gravity height calculation unit 55 Link 61 Leg member 62 Support member 63 Axial load cell 64 Lower pin 65 Suspension ring member 68 Upper pin 69 Suspension ring member 71 Tensile load cell 84 Steel Sphere 84a Spherical surface 85 Upper seat 86 86 Concave seat 87 Lower seat 88 Concave seat

Claims (3)

心高さの測定対象物を載せる載台と、
測定対象物が載せられた前記載台に対し水平方向の力を付与する水平力付与機構および該水平力付与機構による前記載台の変位に対して復元力を発生する復元力発生機構よりなる振動発生手段と、
前記載台を支持して荷重を検出するとともに、前記復元力発生機構の一部を担うロードセルと、
自由振動状態にある前記載台の変位および加速度のいずれか一方または両方を検出する振動状態量検出手段と、
前記ロードセルからの検出信号と前記振動状態量検出手段からの検出信号とに基づいて測定対象物の重心高さを演算する演算手段と
を備えることを特徴とする重心高さ測定装置。
And the loading table placing the object to be measured of the center of gravity height,
A vibration composed of a horizontal force applying mechanism for applying a horizontal force to the above-mentioned table on which the measurement object is placed and a restoring force generating mechanism for generating a restoring force with respect to the displacement of the above-mentioned table by the horizontal force applying mechanism. Generating means;
While detecting the load while supporting the table, a load cell that bears a part of the restoring force generation mechanism,
Vibration state quantity detecting means for detecting either or both of the displacement and acceleration of the table in the free vibration state;
An apparatus for measuring the height of the center of gravity, comprising: a calculation means for calculating the height of the center of gravity of the measurement object based on the detection signal from the load cell and the detection signal from the vibration state quantity detection means.
前記水平力付与機構は、前記載台に対し水平方向の力を与えるアクチュエータある請求項1に記載の重心高さ測定装置。 It said horizontal force applying mechanism, the center of gravity height measuring apparatus according to claim 1, wherein the actuator to provide a horizontal force with respect to the platform. 前記測定対象物は、荷物を載せた車両であり、
前記水平力付与機構は、前記載台に進入した前記車両が停止する際にその車両から受ける力を利用して前記載台に対し自由振動を特定方向に与えるリンクある請求項1に記載の重心高さ測定装置。
The object to be measured is a vehicle carrying a load,
2. The link according to claim 1, wherein the horizontal force applying mechanism is a link that applies a free vibration to the preceding table in a specific direction by using a force received from the vehicle that has entered the table described above when the vehicle stops. Center of gravity height measuring device.
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