JPH049245B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はローダ等の積込機におけるバケツト
内の積荷重心を自動補正して該バケツト内の正味
積荷重量を正確に自動計測できるようにした装置
に関する。

ローダ型積込機において、バケツトリフトシリ
ンダの油圧力を計測し、その計測値を基にバケツ
ト内の積荷重量を自動計測するシステムは既に開
発されている。

このシステムは、バケツトリフトシリンダの油
圧力と該シリンダの受圧面積との相乗積がバケツ
ト内の積荷重量と一義的な関連を有し、かつ、該
バケツト内の積荷姿、即ち、その積荷重心が平均
化されて常に一定であるとの前提に基づいて立脚
している。

また、この種のバケツトは周知の如くリフトシ
リンダで持ち上げられ、かつチルトシリンダで前
後に傾動させられるが、これらのシリンダは単に
それぞれの機能を発揮するのみでなく、複雑なバ
ケツト保持機構（バケツトリンケージ）の幾何学
的な動作に対して相互にリンクモーシヨンの逃げ
の働きをも行なう。

このため、リフトシリンダによるバケツト持上
げ時には、前記リンケージの機構上、必然的にチ
ルトシリンダのロツド伸縮を伴なう結果となる。

かかる事由から上記従来の計量システムでは次
の如き種々の不具合が生じる。

(i) まず、第１図に示すバケツト１内の積荷姿が
同図Ａの場合と同図Ｂの場合とでは積荷重心点
Ｐの位置が異なつてくる。

その結果、積荷重心点Ｐとバケツトリンケー
ジの回転中心との距離も異なつてくるため、そ
の距離差が積荷計量上の誤差となる。

即ち、バケツト１内の積荷重量とリンケージ
の長さ（上述の距離）との相乗値がリフトシリ
ンダ４とチルトシリンダ６とに付加される積荷
重量分に相当するので、上述の距離差はその
まゝ積荷重量の計量上の誤差となるのである。

(ii) バケツト１の重量は、事実上、リフトシリン
ダ４とチルトシリンダ６とで支えられるため、
該バケツト内の積荷重量をリフトシリンダの油
圧力だけに基づいて計量したのでは、チルトシ
リンダが負担する積荷重量保持分に相当した計
量誤差が生じる。

特に、バケツト持上げ過程での積荷計量に際
してチルトシリンダの油圧制御弁が保持位置に
ある場合、前述の如きチルトシリンダのロツド
伸縮に伴なう油の流れが発生してその流れ抵抗
に相応する力がリフトシリンダのバケツト持上
げ力に付加されるため、そのことも積荷計量上
の誤差発生要因となる。

(iii) 上記従来の計量システムの場合、荷役掬込み
直後のバケツトを完全にチルトバツクした状
態、所謂、チルトキツクアウト機構が働いた状
態を前提としたリフトシリンダの油圧力を基に
計量しているので、該計量時はバケツトを常に
一定の高さ位置まで持上げねばならないという
難点がある。

また、特開昭57−131700号公報ではリフト機構
およびチルト機構に加えられるそれぞれの負荷を
検出すると共に、該負荷に基づいて積荷の荷重及
びフオーク上における積荷の重心位置を演算する
構成が示されており、特開昭57−164823号では積
載状態等によつて求められた校正係数を用いて積
載重量の計測を修正する構成が開示されている
が、前者はリフトシリンダが上下方向に設けられ
て重心位置が上下するフオークリフトの場合であ
り、この構成を重心位置を求めて積込重量を正確
に測定する構成に用いることはできず、また後者
では予め経験的に求めた係数を用いるので細かに
対応することが困難で汎用性に乏しい欠点があ
る。

この発明は、上記事情に鑑みて創案されたもの
であつて、その主たる目的は、リフトシリンダの
油圧力とバケツトの高さを基にリフトアームの車
体取付部廻りでのモーメントから積載重量を計測
すると共に、チルトシリンダの油圧力とバケツト
のチルト角とを基にバケツトのヒンジピン廻りの
モーメントから重心位置を算出して補正を行なつ
て積荷重量を精度よく計測する装置を提供するこ
とにある。

上記目的を達成するために、この発明では、リ
フトアームの先端に枢着されてリフトシリンダで
昇降駆動されると共にチルトシリンダで駆動する
リンケージの先端に枢着されて傾動（チルト）さ
れるバケツトを備えたバケツトローダ等の積込機
のバケツトの積荷重量をバケツトの高さとリフト
シリンダの油圧をもとに自動計測する積荷重量計
測装置において、 (a) バケツトのチルト角を検出して、該チルト角
を基に重心位置を補正すると共に、リフトシリ
ンダの油圧とバケツトの高さを検出して上記補
正された重心位置をもとにリフトアームの車体
取付部廻りのモーメントからリフトシリンダが
支持する積荷重量を計測する、 (b) これと同時にチルトシリンダの油圧を検出
し、前記検出されたバケツトのチルト角を基に
バケツトのヒンジピン廻りのモーメントからリ
フトシリンダが支持する積荷重量を計測する、 (c) それぞれのシリンダが支持する積荷重量を加
算して積荷重量を自動計測する、 という技術的手段を講じている。

そして、バケツト内の積荷重心位置はバケツト
のチルト角度で判明する。従つてチルト角度検出
により積荷重心位置を求め、その重心補正を行
う。

ここでバケツトのチルト角に対応するチルトシ
リンダの圧力は、その積荷の重心位置の変化によ
り異なるので、この時の計量誤差を予め理論値あ
るいは実測値で求めておき、それをメモリに記憶
しておいて、バケツトの一定高さのもとでの各シ
リンダの油圧値とチルト角を基に積荷重量を計測
するものである。

以下、この発明の好適実施例を第２図に基づい
て説明する。

同図に例示したローダ型積込機のバケツト保持
機構Ｂ・Ｌは、先端部にバケツト１の外底部がヒ
ンジピン２で枢支させてあるリフトアーム３と、
該アームを昇降駆動するリフトシリンダ４と、リ
ンク機構５を介してバケツト１をチルテイングさ
せるためのチルトシリンダ６とを備えた周知構成
になつている。

かかるバケツト保持機構Ｂ・Ｌには、バケツト
１内の積荷重量を自動計測するために必要なセン
サ７〜１０が装備してある。

これらのセンサ７〜１０は、バケツト１の高さ
検出センサ７と、リフトシリンダ４の油圧力検出
センサ９と、チルトシリンダ６の油圧力検出セン
サ８と、バケツト１のチルト角検出センサ１０と
からなつている。

バケツト高さ検出センサ７としては、例えばバ
ケツト１の持上げ高さを設定するためのリミツト
スイツチやリフトシリンダ４の作動ストローク検
出器等が用いられる。

リフトシリンダ４およびチルトシリンダ６の各
油圧力検出センサとしては通常の圧力センサが用
いられる。

バケツトチルト角検出センサ１０としては、チ
ルトシリンダ６の作動ストローク検出器やチルト
キツクアウト機構の動作確認器またはヒンジピン
２を中心としたバケツト１の回動角検出器等が用
いられる。

上記各センサ７〜１０の出力端はＡ／Ｄ変換器
１１〜１４を介して演算処理手段１５の入力部に
接続されている。

この演算処理手段１５は、前記各センサ７〜１
０からの入力信号に基づくバケツト１内の積荷重
心位置の自動補正を行なつて該積荷重量を算出す
るためのもので、ROM１６と出力機器１７とを
備えたマイクロコンピユータもしくはアナログ演
算システム構成になつている。

ROM１６には、積荷計量時のバケツト１の高
さ位置におけるリフトシリンダ４およびチルトシ
リンダ６の各油圧と、バケツト１内の積荷重量と
の相関々係に基づいた換算式が予め記憶させてあ
る。この換算式は、バケツト保持機構Ｂ・Ｌの形
状構成に基づいて予め求められた理論式もしくは
実測値データに基づく重心補正式を含む。

以上の実施例において、荷役を掬い込んだバケ
ツト１はチルトシリンダ６で引起されたのち、リ
フトシリンダ４によつて所望の高さ位置にまで持
上げられる。

この時のバケツト１の高さ位置と各シリンダ
４，６の油圧力およびバケツト１のチルト角がそ
れぞれのセンサ７〜１０によつて検出される。

それらの検出値信号を演算処理手段１５が入力
すると、該手段はROM１６から換算式を読出し
てバケツト１内の積荷重心位置を補正し、該補正
後の積荷重量を算出する。

即ち、荷役を掬い込んだバケツト１の引起し時
におけるチルトシリンダ６の油圧力、および前記
バケツト１を車輛走行時等において支えるリフト
シリンダ４の油圧力は、チルトシリンダ６におい
てはヒンジピン２、リフトシリンダ４においては
リフトアームの車体取付部（枢点）廻りのモーメ
ントを中心としたバケツト１と積荷の重量および
該積荷の重心位置によつて決定される値である。
また、この場合の積荷重心位置はバケツト１のチ
ルト角度によつて決定される。

従つて、前述の如く各センサ７〜１０からの信
号を入力した演算処理手段１５は、ROM１６か
らの読出し換算式によりバケツト１の持上げ高さ
位置における各シリンダ４，６のそれぞれの油圧
力からバケツト１内の積荷重量を算出するが、こ
の場合、ヒンジピン２を中心としたバケツト１の
チルト角度が該角度検出センサ１０からの入力信
号で判明するため、そのチルト角度の大きさと、
積荷姿のバラ付きに起因した積荷重心位置の変化
とによつてチルトシリンダ６の反力に及ぼす要因
を個別的に評価し、その結果に基づく荷重修正
（積荷重心補正）を行なう。

即ち、バケツトのチルト角から重心位置が補正
されるのでリフトアームの車体取付部からの長さ
を補正してリフトアームの車体取付部廻りのモー
メントからリフトシリンダが支持する重量を算出
し、また上記バケツトのチルト角とチルトシンダ
の油圧力とからチルトシンダが支持する重量を個
別に算出することができる。

このため、演算処理手段１５によつて算出され
た積荷重量は該積荷重心位置の変化による誤差が
解消された正確な値となる。

斯くして、演算処理手段１５は重心補正した積
荷重量算出結果の信号を出力機器１７に伝送す
る。

図示例の出力機器１７はデイジタル表示器１７
Ａとプリンタ１７Ｂとからなつて、前記積荷重量
算出値のデイジタル表示と記録とを同時に遂行す
る。

なお、上記実施例において、ローダ型積込機に
よるダンプトラツク等運搬機への総積込重量や積
込不足残量等をも算させ得る。

この場合、演算処理手段１５が備えた内部メモ
リに運搬機の定格積載量（最大積込許容量）を予
め記憶設定しておき、該演算処理手段１５によつ
て、前述の如きバケツト１内の正味積荷重量の算
出と同時に該算出重量値を前記定格積載量と比較
演算させることにより、その時点での運搬機に対
する総積込重量または積込残量を算出させればよ
い。その算出結果の総積込重量または積込残量を
演算処理手段１５からの出力信号で表示器１７Ａ
にデイジタル表示させれば、ローダオペレータが
運搬機への荷役積込状況を即時的に且つ正確に把
握できる。

この場合、表示器１７Ａには、演算処理手段１
５からの入力信号により、バケツト１内の荷役が
運搬機に対して過積載分の場合に点灯乃至点減す
るランプ１７ａと、適正積載分の場合に点灯乃至
点減するランプ１７ｂと、未だ積載不足の場合に
点灯乃至点滅するランプ１７ｃとをそれぞれ色分
けして設けておけば、それらのランプ表示によつ
て運搬機への過積載を未然に防止できる。

第２図中の符号１８はローダの外部に装備され
て演算処理手段１５からの信号で積込重量をデイ
ジタル表示させるための大型の外部表示器であ
り、これによりトラツクオペレータ等に積込重量
を遠方からでも容易に確認させ得る。

同図中の符号１９は演算処理手段１５の入力部
にインターフエースを介して接続されたキーボー
ド等の外部入力手段である。この手段によつて、
運搬機、例えばダンプトラツクの車輛識別番号や
最大積載屯数、運転手コード番号、顧客名、荷役
品名、荷役の比重および含水比等の各種データの
設定とプログラム制御、並びに荷役作業時や該作
業終了時などにおける必要データの呼出しとプリ
ントアウト等を遂行させ得る。

以上、この発明よれば、バケツト内の積荷姿の
バラ付きで変化する積荷重心位置を自動補正して
積荷重量を自動計測するので、その計量時におけ
る積荷重心位置の変化に起因した計量上の誤差が
なくなる。

このため、バケツト内の正味積荷重量を正確に
自動計測できる。

しかも、該計測は任意のバケツト持上げ高さ位
置にて可能なため、計量時にバケツトの持上げ高
さ位置を条件づける必要がなく、従つて、荷役作
業の能率アツプにも大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡおよびＢはローダ型積込機のバケツト
積荷姿によつて積荷重心位置が異なることの説明
図、第２図はこの発明の好適実施例に係わる積荷
重量計測装置のブロツク図である。 １はバケツト、４はリフトシリンダ、６はチル
トシリンダ、７〜１０はセンサ、１５は演算処理
手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リフトアームの先端に枢着されてリフトシリ
   ンダで昇降駆動されると共にチルトシリンダで駆
   動するリンケージの先端に枢着されて傾動（チル
   ト）されるバケツトを備えたバケツトローダ等の
   積込機のバケツトの積荷重量をバケツトの高さと
   リフトシリンダの油圧をもとに自動計測する積荷
   重量計測装置において、 バケツトのチルト角を検出して、該チルト角を
   基に重心位置を補正すると共に、リフトシリンダ
   の油圧とバケツトの高さを検出して上記補正され
   た重心位置をもとにリフトアームの車体取付部廻
   りのモーメントからリフトシリンダが支持する積
   荷重量を計測し、 これと同時にチルトシリンダの油圧を検出し、
   前記検出されたバケツトのチルト角を基にバケツ
   トのヒンジピン廻りのモーメントからリフトシリ
   ンダが支持する積荷重量を計測し、 それぞれのシリンダが支持する積荷重量を加算
   して積荷重量を自動計測することを特徴とする重
   心補正機能を有する積荷重量計測装置。