JP6808110B1 - スクレーパ車両 - Google Patents
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Abstract
Description
本第1の実施形態に係るスクレーパ車両20は、大型トラックやその他の牽引車両1により牽引される被牽引車として利用される。
図2は本第1の実施形態のスクレーパ車両20の主要部のブロック図であり、以下、図1、図2を用いてスクレーパ車両20の構成につき説明を続ける。
スクレーパ車両20は、前述のヒッチ21およびボールジョイント22に加えて、フレーム23と、ボウル24と、スクレーパ(scraper)25と、車軸26と、車輪27と、歪ゲージ28と、加速度計29と、ロードセル30と、各種データを記憶しているメモリ31と、通信装置32と、スクレーパ車両20全体を制御する制御装置33と、を有している
スクレーパ25は、地表等の走行面の土砂を削り取るための刃状或いはへら状の部材であり、本実施形態では、ボウル24の底部にボウル24と一体的に設けられている。
ボウル24とスクレーパ25とは一体的に設けられているので、不図示の油圧シリンダによりボウル24を地面に向けて傾斜させることにより、スクレーパ25が地面に食い込んで土砂を掘削することができる。また、ボウル24の前側(図1の紙面左側)には不図示の開口部が設けられており、ボウル24が地面に向けて傾斜した状態(ボウル24の前側が地面に近づくように傾いた状態)では、スクレーパ25が掘削した掘削物が不図示の開口部からボウル24に収容される。
また、本実施形態において、ボウル24が空の状態やボウル24に100Kgの荷重がかかった状態の歪ゲージ28の抵抗値を測定しておき、メモリ31にテーブルとして記憶させておいてもよい。ボウル24が空の状態は、スクレーパ車両20の荷重のみが作用している状態であり、この状態からの変化量がボウル24に収容された掘削物の重量となる。
また、メモリ31に記憶されるテーブルには、ボウル24に複数の荷重(例えば、200Kg、300Kg)がかかった際の歪ゲージ28の抵抗値を記憶させてもよい。なお、図1において、3つの歪ゲージ28を図示しているが1つでもよく、その数は限定されるものではない。なお、ヒッチ21の左右方向であるX方向の中心の歪量が一番大きいので、ヒッチ21の左右方向の中心であって、ヒッチ21の上下方向であるZ方向の下方に歪ゲージ28を設けることが好ましい。
ロードセル30は、車輪27に作用するボウル24の掘削物の荷重を検出できるように、ピローブロック35の下方に設けられている。
ロードセル30は、圧電型ロードセルや歪型ロードセルなど各種のロードセル30を用いることができる。図3では2つのロードセル30を図示しているが、ロードセル30の数は1つでもよく、3つ以上でもよい。
このように、制御装置33は、加速度計29の出力を用いてロードセル30の検出結果を加工したり、選択したりしている。
通信装置32は、基地局の通信装置や、荷降ろし場所(土砂集積場所)に設けられた通信装置や、牽引車両1側の通信装置と通信を行うものである。通信装置32の通信方法としては、どのような通信方式を採用してもよいが、本実施形態ではWi−Fi(登録商標)のような無線LANを用いて無線でボウル24の重量に関するデータ通信をするものとする。
なお、牽引車両1側の通信装置(不図示)は、牽引車両1に加速度計29が設けられた場合に、加速度計29が検出した加速度を通信装置32に通信する。
制御装置33は、ボウル24に所定量の掘削物が収容されて、スクレーパ車両20の操縦者がボウル24を地上に向けて傾斜させる(ボウル24の前側を地面から遠ざけるように傾ける)ことにより、スクレーパ25が地面から離れたかどうかを検出する(ステップS1)。
制御装置33は、スクレーパ25が地面から離れるまでステップS1を繰り返し、スクレーパ25が地面から離れたと判断するとステップS2へと進む。なお、スクレーパ25が地面から離れた状態は、スクレーパ車両20が荷降ろし場所(土砂集積場所)に向けて移動中であることを意味する。
制御装置33は、ロードセル30と、ピローブロック35に設けられた加速度計29とによる測定を複数回実施してもよい。
なお、スクレーパ25に接触センサを設けてもよく、この場合、制御装置33は、スクレーパ25が地面に接触しているかどうかを判断し、スクレーパ25が地面に接触していない際にステップS2の測定を行うようにしてもよい。
なお、ロードセル30が設けられるピローブロック35に関しても熱歪の補正係数を求めてメモリ31に記憶させてもよい。
複数台のスクレーパ車両20により掘削を行う場合には、基地局の制御装置は、それぞれのスクレーパ車両20の通信装置32から受信した掘削物の重量から全体の掘削物の重量を演算することができる。
以下、第2の実施形態について説明をするが、第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図5は本第2の実施形態のボールジョイント22の構成を示す図であり、図5(a)は金属球に歪ゲージを設けた図であり、図5(b)は受け部に歪ゲージを設けた図である。
ボールジョイント22は、回転可能な金属球22aと、ヒッチ21の重量の一部を支える受け部22bと、を有している。
本実施形態において、歪ゲージ28は、ヒッチ21の一端の重量を受ける場所に設ければよく、図5(a)に示すように金属球22aの下側に設けてもよく、図5(b)に示すように受け部22bの下側に設けてもよい。歪ゲージ28は、図5(a)では2つ、図5(b)では3つ設けられているが1つでもよく、4つ以上設けてもよい。
一例を挙げると、歪ゲージ28と、加速度計29との測定値からボウル24に収容された掘削物の質量を求めてもよい。歪ゲージ28による重量測定値をWとすると、
W=Fm+Fs+(m+s)・a (1)式
ここで、Fmはスクレーパ車両20の重量であり、mはスクレーパ車両20の質量、Fsは掘削物の重量であり、sは掘削物の質量、aはスクレーパ車両20の走行による垂直加速度、gは重力加速度である。
W=m・g+s・g+(m+s)・a (2)式
この(2)式を整理すると、掘削物の質量sは以下のようになる。
s=W/(g+a)−m (3)式
スクレーパ車両20の質量mは既知であるため、歪ゲージ28と、加速度計29との測定値からボウル24に収容された掘削物の質量sを求めることができる。
なお、スクレーパ車両20による掘削作業のタクトタイムが決まっている場合には、スクレーパ車両20にタイマーを設けて、所定時間が経過した後に歪ゲージ28や加速度計29などによる測定を開始してもよい。
また、スクレーパ車両20にコリオリの力から角速度を検出するジャイロセンサを設けて、スクレーパ車両20に作用する角速度が小さいときに、歪ゲージ28や、加速度計29や、ロードセル30による測定を行うようにしてもよい。
また、加速度センサに代えて、もしくは加速度センサと併用してジャイロセンサを用いてもよい。
また、測位はGPSに限定されず、衛星測位システムであればどの測位システムを用いてもよい。
また、本願出願人が出願したPCT/JP2020/19097に記載されている補助駆動システムをスクレーパ車両20に搭載してもよい。この補助駆動システムとしては、油圧ポンプと、アキュームレータ(蓄圧器)と、油圧モータとを備えるシステムを適用することができる。
Claims (11)
- 駆動車両とともに移動するスクレーパ車両であって、
前記駆動車両に連結される第1部分を有した連結装置と、
前記連結装置の前記第1部分と、前記第1部分を支持する第1支持部材との少なくとも一方に設けられた前記第1部分の歪みの変化を検出する第1検出装置と、
前記第1検出装置によって検出された歪みの変化に基づいて、前記スクレーパ車両に積載された掘削物の重量を演算する演算装置と、
を備えたスクレーパ車両。 - 前記第1検出装置は、前記第1部分に設けられた歪ゲージを有している請求項1に記載のスクレーパ車両。
- 前記第1検出装置の近傍に設けられた第1加速度計と、
前記第1加速度計の検出結果に基づいて、前記第1検出装置が検出した結果を加工する第1加工装置と、を備えた請求項1または請求項2記載のスクレーパ車両。 - 前記第1加工装置は、前記第1加速度計の検出結果に基づいて、前記第1検出装置が検出した結果を選択する請求項3記載のスクレーパ車両。
- 前記スクレーパ車両の車軸を支持する第2支持部材に設けられ、前記第2支持部材に作用する荷重の変化を検出する第2検出装置を備え、
前記演算装置は、前記第1検出装置の検出結果と、前記第2検出装置の検出結果とに基づいて、前記第1支持部材に作用する荷重と、前記第2支持部材に作用する荷重との比率を演算する、請求項1から4のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。 - 前記第2検出装置は、ロードセルを有している請求項5に記載のスクレーパ車両。
- 前記第2検出装置の近傍に設けられた第2加速度計と、
前記第2加速度計の検出結果に基づいて、前記第2検出装置が検出した結果を加工する第2加工装置と、を備えた請求項5または6記載のスクレーパ車両。 - 前記第1検出装置は、前記スクレーパ車両が移動中に前記第1部分の歪みの変化を検出する請求項1から7のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。
- 地面を掘削可能なスクレーパを備え、
前記第1検出装置は、前記スクレーパが前記地面に接していない際に、前記第1部分の歪みの変化を検出する請求項1から8のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。 - 前記スクレーパ車両に既知の重量を積載して、前記第1検出装置による検出を行う請求項1から9のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。
- 前記第1検出装置による検出結果を温度に応じて補正する補正部を備えた請求項1〜10のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。
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