JPS61277022A - 作業機械の荷重検出装置 - Google Patents
作業機械の荷重検出装置Info
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- JPS61277022A JPS61277022A JP11767485A JP11767485A JPS61277022A JP S61277022 A JPS61277022 A JP S61277022A JP 11767485 A JP11767485 A JP 11767485A JP 11767485 A JP11767485 A JP 11767485A JP S61277022 A JPS61277022 A JP S61277022A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 一
本発明は、油圧ショベルの積荷の重量、クレーンの吊荷
の重量等を検出する作業機械の荷重検出装置に関する。
の重量等を検出する作業機械の荷重検出装置に関する。
油圧ショベル、クレーン等の作業機械を用いて作業を行
なう場合、作業対象物の重量を知る必要がしばしば生じ
る。このため、従来から種々の荷重検出装置が提案され
ている。その概略を油圧ショベルの積荷重量の検出装置
について説明する。
なう場合、作業対象物の重量を知る必要がしばしば生じ
る。このため、従来から種々の荷重検出装置が提案され
ている。その概略を油圧ショベルの積荷重量の検出装置
について説明する。
第３図は油圧ショベルの概略構成の側面図である。図で
、Ｒは下部走行体、Ｓは下部走行体Ｒ上の上部旋回体、
Ｔは上部旋回体Ｓのブーム回動支点Ａに可回動に取付け
られたフロント機構である。
、Ｒは下部走行体、Ｓは下部走行体Ｒ上の上部旋回体、
Ｔは上部旋回体Ｓのブーム回動支点Ａに可回動に取付け
られたフロント機構である。
フロント機構Ｔはブーム１．アーム２．パケット３で構
成されている。Ｂはブーム１上のアーム回動支点、Ｃは
アーム２上のパケット回動支点、Ｄはパケット先端を示
す。４はプーム１を俯仰させるブームシリンダ、５はア
ーム２を揺動させるアームシリンダ、６はパケット３を
回動させるパケットシリンダである。なお、Ｆはブーム
シリンダ４のボトム支点、Ｅはブームシリンダ４のロッ
ド支点を示す。
成されている。Ｂはブーム１上のアーム回動支点、Ｃは
アーム２上のパケット回動支点、Ｄはパケット先端を示
す。４はプーム１を俯仰させるブームシリンダ、５はア
ーム２を揺動させるアームシリンダ、６はパケット３を
回動させるパケットシリンダである。なお、Ｆはブーム
シリンダ４のボトム支点、Ｅはブームシリンダ４のロッ
ド支点を示す。
積荷重量の演算は、各支点間の距離、回動支点Ｃとパケ
ット先端り間の距離、回動支点Ａ 、 Ｂ、αに設けら
れた角度検出器（図示されていない）の検出値、ブーム
シリンダ４のヘッド側およびロッド側の圧力を検出する
圧力検出器（図示されていない）の検出値、およびヘッ
ド側とロッド側の受圧面積に基づいて行なわれる。この
ような演算の詳細は、例えば、特開昭６０−６８２８号
公報に記載されて公知である。
ット先端り間の距離、回動支点Ａ 、 Ｂ、αに設けら
れた角度検出器（図示されていない）の検出値、ブーム
シリンダ４のヘッド側およびロッド側の圧力を検出する
圧力検出器（図示されていない）の検出値、およびヘッ
ド側とロッド側の受圧面積に基づいて行なわれる。この
ような演算の詳細は、例えば、特開昭６０−６８２８号
公報に記載されて公知である。
ところで、積荷重量を得るためには、上記公報に記載さ
れているようにブームシリンダ４の押圧力（シリンダ力
）を演算する必要があり、この押圧力には次式によシ演
算される０ Ｋ＝Ｐｈ＠５ｈ−Ｐｒ＠Ｓｒ ここで、 Ｐｈ： ブームシリンダ４のヘッド側圧力Ｐｒ： ブ
ームシリンダ４のロッド側圧力Ｓｈ、： ブームシリ
ンダ４のヘッド側受圧面積Ｓｒ： ブームシリンダ４
のロッド側受圧面積このようにして演算された押圧力Ｋ
を用いて上記公開公報に記載のような演算を行なうと、
パケット３に積載された積荷の重量を検出することがで
きる。なお、作業状態によっては、ロッド側の圧力が常
にほぼ０となる場合があるので、この場合にはロッド側
圧力を検出する必要はない。
れているようにブームシリンダ４の押圧力（シリンダ力
）を演算する必要があり、この押圧力には次式によシ演
算される０ Ｋ＝Ｐｈ＠５ｈ−Ｐｒ＠Ｓｒ ここで、 Ｐｈ： ブームシリンダ４のヘッド側圧力Ｐｒ： ブ
ームシリンダ４のロッド側圧力Ｓｈ、： ブームシリ
ンダ４のヘッド側受圧面積Ｓｒ： ブームシリンダ４
のロッド側受圧面積このようにして演算された押圧力Ｋ
を用いて上記公開公報に記載のような演算を行なうと、
パケット３に積載された積荷の重量を検出することがで
きる。なお、作業状態によっては、ロッド側の圧力が常
にほぼ０となる場合があるので、この場合にはロッド側
圧力を検出する必要はない。
しかしながら、このような演算により得られた積荷の重
量の精度は充分に高いものとはいえず、ある程度の誤差
は免れないという欠点があった。
量の精度は充分に高いものとはいえず、ある程度の誤差
は免れないという欠点があった。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、精度の高
い作業機械の荷重検出装置を提供するにあるＯ 〔発明の概要〕 上記の目的を達成するため、本発明は、作業対象荷重が
かかる作業部を駆動する油圧シリンダのシリン“ダカを
、油圧シリンダの変位量の時間の関数から得られる値に
応じて補正するようにしたことを特徴とする。
い作業機械の荷重検出装置を提供するにあるＯ 〔発明の概要〕 上記の目的を達成するため、本発明は、作業対象荷重が
かかる作業部を駆動する油圧シリンダのシリン“ダカを
、油圧シリンダの変位量の時間の関数から得られる値に
応じて補正するようにしたことを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する０
第１図は油圧ショベルの荷重検出装置のブロック図であ
る。図で、１１は第３図に示す油圧ショベルのブームシ
リンダ４のヘッド側圧力を検出するヘッド側圧力検出器
、１２は同じくロッド側圧力を検出するロッド側圧力検
出器、１３は回動支点Ａに設けられてブーム角を検出す
るブーム角検出器、１４は回動支点Ｂに設けられてアー
ム角を検出するアーム角検出器、１５は回動支点Ｃに設
けられてパケット角を検出するパケット角検出器である
。１６はマイクロコンピュータで構成される演算処理装
置、１７は演算処理装置１６で演算された積荷の荷重を
表示する荷重表示装置、１８は演算処理装置１６で演算
された荷重が所定値を超えたとき作動する警報装置であ
る。本実施例が従来の荷重検出装置と異なるのは、演算
処理装置−１６の構成にある。
る。図で、１１は第３図に示す油圧ショベルのブームシ
リンダ４のヘッド側圧力を検出するヘッド側圧力検出器
、１２は同じくロッド側圧力を検出するロッド側圧力検
出器、１３は回動支点Ａに設けられてブーム角を検出す
るブーム角検出器、１４は回動支点Ｂに設けられてアー
ム角を検出するアーム角検出器、１５は回動支点Ｃに設
けられてパケット角を検出するパケット角検出器である
。１６はマイクロコンピュータで構成される演算処理装
置、１７は演算処理装置１６で演算された積荷の荷重を
表示する荷重表示装置、１８は演算処理装置１６で演算
された荷重が所定値を超えたとき作動する警報装置であ
る。本実施例が従来の荷重検出装置と異なるのは、演算
処理装置−１６の構成にある。
ここで、本実施例の一動作を説明する前に、演算処理装
置１６が従来のものと異なる点について述べる。本発明
者等は、従来の荷重検出装置の検出精度が充分でない原
因について種々検討を行なった結果、この原因の大きな
部分がブームシリンダ４の速度により変化する摺動抵抗
にあることを見出した。即ち、摺動抵抗は勿論、ブーム
シリンダ４の圧力にも関係するのであるが、ブームシリ
ンダ４には常時フロント機構Ｔの自重がかかつており、
パケット３に荷が積載された場合でも、ブームシリンダ
の圧力の変化は２倍程度であってこれによる摺動抵抗の
変化はほとんど無視できる程度である。これに対して、
ブームシリンダ４の速度は停止状態から高速駆動状態ま
で大きく変化し、これに伴って摺動抵抗の変化も色わめ
て大きくなり、この摺動抵抗の変化が演算結果に大きな
影響を及ぼしていることが判った。
置１６が従来のものと異なる点について述べる。本発明
者等は、従来の荷重検出装置の検出精度が充分でない原
因について種々検討を行なった結果、この原因の大きな
部分がブームシリンダ４の速度により変化する摺動抵抗
にあることを見出した。即ち、摺動抵抗は勿論、ブーム
シリンダ４の圧力にも関係するのであるが、ブームシリ
ンダ４には常時フロント機構Ｔの自重がかかつており、
パケット３に荷が積載された場合でも、ブームシリンダ
の圧力の変化は２倍程度であってこれによる摺動抵抗の
変化はほとんど無視できる程度である。これに対して、
ブームシリンダ４の速度は停止状態から高速駆動状態ま
で大きく変化し、これに伴って摺動抵抗の変化も色わめ
て大きくなり、この摺動抵抗の変化が演算結果に大きな
影響を及ぼしていることが判った。
さらに、ブームシリンダ４の上記摺動抵抗以外にも次の
原因が存在することを見出した０即ち、一般に、物体の
動作開始時および停止時には、その物体の質量ｍと加減
速度αの積によシ定まる慣性力ｆ（ｆ＝ｍα）が作用す
ることが知られている。ブームシリンダ４の駆動開始時
および停止時にも当然この慣性力が作用し、このため、
駆動開始時には実際の受圧力よシ大きな圧力がブームシ
リンダ４に作用し、停止時には実際の受圧力より小さな
圧力が作用する。しだがって、演算により得られる荷重
は、前者の場合実際より大きく、後者の場合小さくなる
ことが判った。
原因が存在することを見出した０即ち、一般に、物体の
動作開始時および停止時には、その物体の質量ｍと加減
速度αの積によシ定まる慣性力ｆ（ｆ＝ｍα）が作用す
ることが知られている。ブームシリンダ４の駆動開始時
および停止時にも当然この慣性力が作用し、このため、
駆動開始時には実際の受圧力よシ大きな圧力がブームシ
リンダ４に作用し、停止時には実際の受圧力より小さな
圧力が作用する。しだがって、演算により得られる荷重
は、前者の場合実際より大きく、後者の場合小さくなる
ことが判った。
以上のことから、本実施例では、ブームシリンダ４の押
圧力Ｋを、シリンダ速度に対応するシリンダ摺動抵抗お
よび慣性力によシ補正する補正手段を演算処理装置１６
に設けるようＫした０この場合、ブームシリンダ４の速
度および角速度はブーム１の角速度および角加速度に比
例するので、本実施例では、既設のブーム角度検出器１
３で検出されるブーム角θを利用することにした。この
ようにして補正されるブームシリンダ４の押圧力にの一
般式を示すと次式のようになる０次に、本実施例の動作
を第２図に示す摺動抵抗の特性図を参照しながら説明す
る。演算処理装置１６を構成するマイクロコンピュータ
のＲＯＭ（リード参オンリーメモリ）には予め所要の定
数（各支点間の寸法、ブームシリンダ４の受圧面積Ｓｈ
、 Ｓｒ等）が記憶されている０ここで、上記押圧力Ｋ
ｔ−演算するには、まず、ヘッド側圧力検出器１１およ
びロッド側圧力検出器１２の圧力信号Ｐｈ。
圧力Ｋを、シリンダ速度に対応するシリンダ摺動抵抗お
よび慣性力によシ補正する補正手段を演算処理装置１６
に設けるようＫした０この場合、ブームシリンダ４の速
度および角速度はブーム１の角速度および角加速度に比
例するので、本実施例では、既設のブーム角度検出器１
３で検出されるブーム角θを利用することにした。この
ようにして補正されるブームシリンダ４の押圧力にの一
般式を示すと次式のようになる０次に、本実施例の動作
を第２図に示す摺動抵抗の特性図を参照しながら説明す
る。演算処理装置１６を構成するマイクロコンピュータ
のＲＯＭ（リード参オンリーメモリ）には予め所要の定
数（各支点間の寸法、ブームシリンダ４の受圧面積Ｓｈ
、 Ｓｒ等）が記憶されている０ここで、上記押圧力Ｋ
ｔ−演算するには、まず、ヘッド側圧力検出器１１およ
びロッド側圧力検出器１２の圧力信号Ｐｈ。
Ｐｉ を入力し、ＲＯＭから各受圧面積Ｓｈ、斗をと
り出し、（Ｐｈ−８ｈ−Ｐｒ＠Ｓｒ）の演算を行なう。
り出し、（Ｐｈ−８ｈ−Ｐｒ＠Ｓｒ）の演算を行なう。
次に、速度補正項Ｆ、 （Ｐ３１ｈ−（ｄθ／ｄｔ））
により押圧力の補正を行なう０この補正は具体的には第
２図に示す特性図を利用して行なう。第２図で、横軸に
は角速度（ｄθ／ｄｔ ”）が、又、縦軸には摺動抵抗
がとっである。この特性は、始動時と停止時で摺動抵抗
が逆に作用して急激に変化し、その後（以前）は角速度
に比例する。そして、この特性図にしたがう各角速度に
対応する摺動抵抗を予めＲＯＭに記憶させておく。角速
度はブーム角検出器１３のブーム角信号を入力し、これ
をマイクロコンビ１−タ内で周知の処理を行なうことに
よシ得られる。
により押圧力の補正を行なう０この補正は具体的には第
２図に示す特性図を利用して行なう。第２図で、横軸に
は角速度（ｄθ／ｄｔ ”）が、又、縦軸には摺動抵抗
がとっである。この特性は、始動時と停止時で摺動抵抗
が逆に作用して急激に変化し、その後（以前）は角速度
に比例する。そして、この特性図にしたがう各角速度に
対応する摺動抵抗を予めＲＯＭに記憶させておく。角速
度はブーム角検出器１３のブーム角信号を入力し、これ
をマイクロコンビ１−タ内で周知の処理を行なうことに
よシ得られる。
そこで、得られた角速度に対応した摺動抵抗値をＲＯＭ
からと９出せば、速度補正項の具体的数値が得られる。
からと９出せば、速度補正項の具体的数値が得られる。
なお、第２図に示す特性は圧力Ｐｈ をパラメータと
しており、圧力が変化すれば１示の特性も上下にずれる
。そして、これら圧力についてそれぞれ摺動抵抗値をＲ
ＯＭに記憶させておいてもよいが、前記のずれはさきに
述べたように極めて僅かであり、これを無視してもほと
んど影響はない。
しており、圧力が変化すれば１示の特性も上下にずれる
。そして、これら圧力についてそれぞれ摺動抵抗値をＲ
ＯＭに記憶させておいてもよいが、前記のずれはさきに
述べたように極めて僅かであり、これを無視してもほと
んど影響はない。
次に、加速度補正項Ｆ！（ｄ”θ／ｄｔ”）の補正であ
るが、この補正は具体的には、前記公開公報に示される
ような方法で荷重の概数を求めておき、これにマイクロ
コンピュータ内の周知の処理により得られた角加速度を
乗算する。油圧ショベルの場合、フロン）Ｔ自体の重量
の割合が積荷の重量に対して大きく、このため、荷重は
概数であっても充分である。又、油圧ショベルを通常に
運転している場合、角加速度補正項の押圧力Ｋに与える
影響が、速度補正項に比−べて可成り小さいことからも
、荷重に概数を用いても充分であるということがいえる
。
るが、この補正は具体的には、前記公開公報に示される
ような方法で荷重の概数を求めておき、これにマイクロ
コンピュータ内の周知の処理により得られた角加速度を
乗算する。油圧ショベルの場合、フロン）Ｔ自体の重量
の割合が積荷の重量に対して大きく、このため、荷重は
概数であっても充分である。又、油圧ショベルを通常に
運転している場合、角加速度補正項の押圧力Ｋに与える
影響が、速度補正項に比−べて可成り小さいことからも
、荷重に概数を用いても充分であるということがいえる
。
以上のように、速度補正項および加速度補正項により補
正された押圧力Ｋを用いた演算により得られた荷重は、
荷重表示装置１７に表示される０又、荷重に制限値を設
定し、演算処理装置１６内において、得られた荷重と上
記設定した制限値とを常時比較し、荷重が制限値を超え
たとき、警報信号を出力して警報装置１８（ブザー等）
を作動させ、転倒の危険を警報する。
正された押圧力Ｋを用いた演算により得られた荷重は、
荷重表示装置１７に表示される０又、荷重に制限値を設
定し、演算処理装置１６内において、得られた荷重と上
記設定した制限値とを常時比較し、荷重が制限値を超え
たとき、警報信号を出力して警報装置１８（ブザー等）
を作動させ、転倒の危険を警報する。
このように、本実施例では、ブームシリンダの押圧力を
速度補正項（摺動抵抗による補正）および加速度補正項
（慣正力による補正）により補正するようにしたので、
正確な押圧力を得ることができ、ひいては荷重検出の精
度を向上させることができる。
速度補正項（摺動抵抗による補正）および加速度補正項
（慣正力による補正）により補正するようにしたので、
正確な押圧力を得ることができ、ひいては荷重検出の精
度を向上させることができる。
なお、上記実施例の説明では、油圧ショベルにおける荷
重検出装置を例示して説明したが、油圧ショベルに限る
ことはなく、クレーン等の他の作業機械に対しても適用
することができる。又、速度補正項および加速度補正項
は実験的に求めてもよい。さらに、加速度補正項を使用
せず、速度補正項のみを用いても相当高い精度を得るこ
とができる。さらに又、ブームシリンダの変位をブーム
の本体に対する相対角度であるブーム角度に基づいて得
るようにしたが、これに限ることはなく、ブームシリン
ダに直接ストローク計を装着したり、ブームの対地角度
を検出する傾斜センナ等を用いることもできる。
重検出装置を例示して説明したが、油圧ショベルに限る
ことはなく、クレーン等の他の作業機械に対しても適用
することができる。又、速度補正項および加速度補正項
は実験的に求めてもよい。さらに、加速度補正項を使用
せず、速度補正項のみを用いても相当高い精度を得るこ
とができる。さらに又、ブームシリンダの変位をブーム
の本体に対する相対角度であるブーム角度に基づいて得
るようにしたが、これに限ることはなく、ブームシリン
ダに直接ストローク計を装着したり、ブームの対地角度
を検出する傾斜センナ等を用いることもできる。
以上述べたように、本発明では、作業部を駆動する油圧
シリンダのシリンダ力を、少なくともシリンダの速度に
基づいて補正するようにしたので正確なシリンダ力を得
ることができ、ひいては、荷重検出装置の検出精度を向
上させることができる０
シリンダのシリンダ力を、少なくともシリンダの速度に
基づいて補正するようにしたので正確なシリンダ力を得
ることができ、ひいては、荷重検出装置の検出精度を向
上させることができる０
第１図は本発明の実施例に係る油圧ショベルの荷重検出
装置のブロック図、第２図は油圧シリンダの摺動抵抗の
特性図、第３図は油圧ショベルの概略構成の側面図であ
る。 １・・・・・・ブーム、２・・・・・・アーム、３・・
・・・・パケット、４・・・・・・ブームシリンダ、１
１・・・・・・ヘッド側圧力検出器、１２・・・・・・
ロッド側圧力検出器、１３・・・・・・ブーム角検出器
、１４・・・・・・アーム角検出器、１５・・・・・・
パケット角検出器、１６・・・・・・演算処理装置（ほ
か１名）；・、胃“、゛ 第１図 第２図 第３図
装置のブロック図、第２図は油圧シリンダの摺動抵抗の
特性図、第３図は油圧ショベルの概略構成の側面図であ
る。 １・・・・・・ブーム、２・・・・・・アーム、３・・
・・・・パケット、４・・・・・・ブームシリンダ、１
１・・・・・・ヘッド側圧力検出器、１２・・・・・・
ロッド側圧力検出器、１３・・・・・・ブーム角検出器
、１４・・・・・・アーム角検出器、１５・・・・・・
パケット角検出器、１６・・・・・・演算処理装置（ほ
か１名）；・、胃“、゛ 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、作業対象荷重がかかる作業部を駆動する油圧シリン
ダと、この油圧シリンダの圧力を検出する圧力検出装置
と、この圧力検出装置の検出値により得られた前記油圧
シリンダのシリンダ力に基づいて前記作業対象荷重を演
算する演算装置とを備えた作業機械の荷重検出装置にお
いて、前記油圧シリンダの変位を検出する変位検出装置
と、この変位検出装置の検出値の時間の関数から得られ
る値に応じて前記シリンダ力を補正する補正手段とを設
けたことを特徴とする作業機械の荷重検出装置 ２、特許請求の範囲第１項において、前記検出値の時間
の関数は、前記油圧シリンダの速度であることを特徴と
する作業機械の荷重検出装置 ３、特許請求の範囲第１項において、前記検出値の時間
の関数は、前記油圧シリンダの速度および加減速度であ
ることを特徴とする作業機械の荷重検出装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11767485A JPS61277022A (ja) | 1985-06-01 | 1985-06-01 | 作業機械の荷重検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11767485A JPS61277022A (ja) | 1985-06-01 | 1985-06-01 | 作業機械の荷重検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61277022A true JPS61277022A (ja) | 1986-12-08 |
Family
ID=14717480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11767485A Pending JPS61277022A (ja) | 1985-06-01 | 1985-06-01 | 作業機械の荷重検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61277022A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013172277A1 (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-21 | 日立建機株式会社 | 作業機械の応力演算システム |
| US9938692B2 (en) | 2016-01-04 | 2018-04-10 | Caterpillar Inc. | Wheel loader payload measurement system linkage acceleration compensation |
| WO2020195880A1 (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 株式会社小松製作所 | 作業機械、システムおよび作業機械の制御方法 |
Citations (3)
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| JPS57141519A (en) * | 1981-02-25 | 1982-09-01 | Komatsu Ltd | Load detector of cylinder |
| JPS5970919A (ja) * | 1982-10-14 | 1984-04-21 | Caterpillar Mitsubishi Ltd | 揺動等による積載重量測定誤差算出装置 |
| JPS61159117A (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-18 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 作業車両の積載荷重検出方法及びその方法を利用した荷重検出装置付作業車両 |
-
1985
- 1985-06-01 JP JP11767485A patent/JPS61277022A/ja active Pending
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| WO2020195880A1 (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 株式会社小松製作所 | 作業機械、システムおよび作業機械の制御方法 |
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