JPS6275216A - 懸垂荷重測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は露天採鉱用の例えばパワーシャベルやドラグラ
イン等の’１１械に係り、特にかかる機械に使用して毎
回の積載の度に積荷の正味の１吊を測定するための装置
に関する。

従来の技術 大規模な露天採鉱場では巨人な寸法のｍ器が物を積載し
たり輸送したりするのに使われる。積載には通常１回の
スクープのバケット容量が約４０トンのパワーシャベル
が使われる。同様に巨人なトラックが荷を積載されこれ
を処理区域へ運搬する。最大のトラックは容量が約２３
５トンある。

ところでトラックに過■６載をすると疲労や故障が早く
生じ、保守費用が高くつく。トラック中の実際の積荷の
千ｍが測定されないとパワーシャベルの操作者はトラッ
ク中の積荷のΦ場について荷の体積を見て極めて大まか
な推測をすることしかできない。そこで慢性的過積載を
防ぐため、トラックは定期的に積載量を減らされでいる
。しかし、積４１ｔ岳を減らすと生産性は著しく低下す
る。３そこでパワーシャベルのバケット中の積荷の正味
１門をそれがトラックへ移される際に示す測定システム
が開発されている。関係するｖｓ器が巨大であるため、
パワーシャベルにひずみゲージなどを取付けるのは実際
的でない。従来の測定装’ＩＩはまずパワーシャベルの
駆動モータの電気的負荷を感知して、この口荷よりモー
タのトルクを泪すし、このモータトルク、パワーシャベ
ルの既知の外形。

及び既知の容器ΦＭに基いて最終的な正味のｔｐ品を４
９するようにしている。

発明が解決しようとする問題点 しかしかかる測定装置は製造され使用されてはいるもの
の、非常に大ぎな１２０％以上の測定誤差を伴うため有
効でない。これらの誤ｔがｆｌ−しるのは上記従来の装
置がこのような巨人な機器の動作の際のＭＪ雑な動的特
性を考慮していないためである。従って測定値は誤って
いるばかりかでたらめで再現性がない。有効に動ｆＩす
るためには測定装置は例えば１２％などの小さい誤；４
ｆ範囲内で正確で再現性のある測定をなす必要がある。

さもなくば過積載及び過少積載の問題は解決されない。

既存の装置で必要／：に精ｔα及び再現性を与えるもの
はない。

本発明は大きな採鉱機械及びリフト機械の荷重を測定す
る改良された装ｄをｂ！供することを［１的とする。

本発明はまた上記の種類の測定装置であって、動的な状
態において荷Φのａｔ　Ｇ＞を行なう装置を提供するこ
とを目的とする。。

本発明はまた上記の種類の測定装置であって、かかる削
ｎを動的４ｒ状態において１２％の精１ａ内で行なえる
装置を提供することを］］的とＪる。

本発明はまた上記の種類の測定装置であって、広範囲の
採鉱及びリフト機械類に適用再能な測定装置を提供する
ことを目的とする。

本発明はさらに上記の種類の測定装置ζｔであって、他
の種類の同様な装置で必要な感知装置の再較正を不要に
する測定装置を提供することを目的する３゜問題点を解
決するための手段 本発明は掘削機やクレーンなど、電気駆動し−９と、機
械的駆動手段と、Ａ小支持部に取付けられて荷重を動か
すケーブルとを有する大形の採鉱及び春陽機械において
かかる機械が動かす荷重の１３を測定するためのＩＩＪ
Ｉ荷■測荷装測定装置て、懸垂荷重測定装置は該荷重支
持部の位ｔを決定り゛る感知１段と、該荷重支持部の垂
直運動による直線加速度を求める手段と、該荷重支持部
に該垂直運動をさせるのに必要な力を求める手段と、動
的な計のを行なって該垂直力に対して該垂直加速度を補
正し正味の荷重重石を求める手段とを含むことを特徴と
する装置を提供する。

−・の実施例においては荷重支持部の垂直運動を求める
手段は電気駆動モータの速度とケーブルの加速度を求め
る手段を含む。また、垂直及び水平方向の連動を生じる
のに必要な力を求める１段は電気駆動モータの１〜ルク
と速１σを求める手段を含む。

また他の実施例では機械はパワーシャベルであり、電気
駆動し一ウＧ、Ｌ巻場及び押出様能を駆動する。

さらに別の実施例ではモータの回転慣性、歯巾系による
減速、ケーブルの長さ及びバケットの慣性による保存的
損失を補正する手段が設けられる、。

ざらにまさつに１失、歯巾１１失、及びモータ効率によ
る；１１保存的損失を補正する手段も設けられる。

さらに別の実施例ではＩＸ？＋小支持部の加速度及び力
、及び旋回−し−夕の概略的＊ｒａを求める採鉱シャベ
ルの動作［−ドを求める手段が設けられる。

本発明による懸垂拘小渕定Ｋ　”Ｊ！Ｉは従来の荷重測
定装置と異なり、動的モデル手段を使用することにより
機械的駆動手段について補正された力及び直線加速喰を
与えることが可能である。またシＩ！ベルの幾何学機能
ブロックにより荷重支持部の位置を連続的に求める手段
が設けられる。前記手段はいずれも電気モータの電気パ
ラメータ、すなわら電流と電圧を求める手段と組合わさ
れて使われている。動的モデル手段は春陽・押出モデリ
ング機能ブロックを含み補正された力を求めまた加速度
を決定する。また春陽及び押出ケーブルの長さの効果も
シャベルの幾何学機能ブロックで処理される。補正され
た力及び加速度から、補正された力の垂直成分を加速度
の垂直成分で割等することによる動的計算によって補正
された仝Φ絨が求まり、これから機械部重」を減口して
やることによりバケット中の物の正味の１吊が求められ
る。

実施例 第１図を参照するに、露天採鉱用パワーシＶベル１０４
１１ヤタピラ一式の（Ｍ進移動ｎ構１２のトに取付１〕
られた機械Ｎ１筺体１１を旋回自在に含んでいる。キャ
ブ１４からは一定の角度で主ブーム１３が延右し、これ
は頭上構造物１６へ到るブームケーブル１５により支持
される。主ブーム１３端部ではプーリー１７が大きなス
プール製春陽ローブ１９を支持する。ローブ１９からは
バケット２０が懸垂される。バケット２０の傭械部筐体
１１に面した側には押出アーム２１が剛性的に取付けら
れＣいる。押出アーム２１は頑丈なスチール管で、主ブ
ーム１３中のヨーク（図示せず）中をｍｓして出入する
。ヨーク（図示せず）はバケット２０が上げたり下げた
りされる際主ブーム１３Ｆの押出アーム枢克点２２の回
りで自由に枢回する。押出アーム２１の前後への？！初
運動は一連のプーリー（図示せず）中のケーブル（図示
せず）によって周知のＺＪ法でなされ、押出アーム２１
は内方あるいは外方へ強制的に動かされ押引さ動伯をな
寸。

第２図を参照するに、巻１９げ、押出し及び４−１シブ
の旋回はいずれム大きなＩｉ′Ｊ流モー全モータ２３゜
及び２５によってそれぞれ＜Ｔされる。５５揚（−タ２
３及び押出モータ２４はいずれら周知の方法で減速歯車
トランスミツ、シコン（図示ｔ！Ｉ＃′）及びケーブル
ドラム（図示ｌず）を介してそれぞれの動伯を駆動する
。旋回モータ２５は旋回運動を公知の駆動原理により直
接に駆動する。各々の七−タ２３．２４．及び２５は操
作者の指示に応じて必要な電圧及び電流を公知の方法で
発」−するモータコントローラ２６．２７．２８により
駆動される１゜第１図及び第２図を参照するに、本発明
による懸垂荷重測定装置（Ｓ　Ｌ　Ｍ　）はバケット２
０中の物の重量の巻揚げ、押出し及び旋回のそれぞれに
ついて駆動モータ２３．２４．２５の電気的動作を監視
することにより計算する。本発明によるＳＬＭＶＲ首は
従来装置が有する精度が不ｉ１確である問題点を保存的
及び非保存的損失に対する補正因子を使用することによ
り、また物の重量のｇ１ｇ’）に動的ｉｆ　Ｉを使用す
ることにより克服する。

第２図を参照するに、公知の電流感知器２９及び電圧感
知器３０により駆動モータ２３．２４゜２５の電気的動
作パラメータが検出される。巻揚モータ２３についてア
ーマチュア電Ｆｔ　（Ｉ　Ａ　Ｈ）３１ａ、？−マヂュ
７７Ｂ圧（ＶＡＮ）３２ａ、及び界１Ｍ電流（ＩＦＨ）
３３ａが感知され、感知出力３１ａ、３２ａ、３３ａは
春陽モデリング機能ブロック３４へ送られる。同様に、
押出モータ２４についてはアーマチュア電流（ＩＡＣ）
３１ｂ。

アーマデユア電圧（ＶＡＣ）３２ｂ、及び界磁電流（Ｉ
ＦＣ）３３ｂが感知され、感知出力３１ｂ。

３２ｂ、３３ｂが押出モデリング機能ブロック３５へ送
られる。旋回モータ２５についてはアーマチュア電圧（
ＶＡＳ）３２ｃのみが感知される。

巻揚及び押出機能ブ［１ツク３４及び３５は機能的には
回等て゛あり、ただ七−夕の定数及び歯数比が異なるこ
とにより使われている定数が異なるのみである。巻揚及
び押出［プリング機能ブロック３４及び３５はｎいに類
似しているため以上の説明はとららにｔ３適用できる。

第３図を参照するに、２つのスケーラ−関数発生ブロッ
ク３６及び３７を使用してトルク定数３８及び速しα定
＠３９がそれぞれ求められる。かかる定数３８及び３９
を界ｂｔｌ雷流ＩＦ５３及びアーマデユア電ｆ、ｆ　Ｖ
　Ａ　３２にＵいて個々のモータについて公開されてい
る設５１曲線に図式的方法を適用することで求めること
は周知である。トルク及び速度定数３８及び３９を単一
の方程式により迅速に求めるため、スケーラ−関数発生
ブ［１ツクは５次多項式を計ｑする演のを行なう。多Ｉ
ｎ式の係数は使用するＥ・−夕の設Ｓ１曲線のグラフに
曲線を最小二重法であてはめることによって決定される
。

トルクスケーラ−関数発生部３６で使われる方程式の一
般形は Ｔ（ＩＦ、ＶＡ）＝ であられされる。

２つの異なった係数組ａ。−ａ４、及び異なった定格電
圧ＶＡ定格が、さ揚げ及び押出しモデリング関数３４及
び３５において異なった［−タパラメータに対して使用
される。同様に、スピードスケーラ−関数発生器３７で
使われる一般式は５（ＩＦ、ＶＡ）Ｉ（ｂｏ　Ｉ［４）
ｂｌ　　　ＩＦ３　１ｂ２　　ＩＦ２　＋ｌ）３　　ｒ
Ｆ’Ｌ　　　）ＶＡ Ｖへ定格　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
２）この場合も異なった係数組ｂｏ−′−ｂ４及び異な
った定格電圧ＶＡ定格が巻揚げ及び叩出しモデリング関
数３４及び３５において異仕ったモータパラメータに対
して使用される。

１ヘルク定数３８にはアーマチュア電流ｌＡ３１が乗口
器４０にて乗じられ、発生している（−タトルクの値が
１ｑられる。モータトルク４１が変化すると１９などで
表わしたスチール１ノイＶ押出し及び巻揚げローブはセ
ータトルクが増大しでいるか減少しているかによってそ
れぞれ緊張されたり弛緩されたつり”る。この緊張及び
弛緩が最終的にバケッ１−２０へ伝達される［−タトル
ク４１の大ぎさに彰費する保存［・ルクをあられす。こ
の保（ｆ効果を補ｉリベく［−タトルク４１は微分され
機能ブロック４２′Ｃ″スケールされて自効［■−ブ］
・ルク４３が求められる。使われる実際のスケール因子
は全体的なシャベル機構に基いＣ実験的に決定される。

また定数パラメータに／１４は公知の方法にＪ、リモー
タ設側デーウにより求められる。パラメーターに４４は
乗り器４５にＪ３いＣアーマブ１ア雷流ｌ△３１が乗じ
られてＩａ　−Ｋ　＊　Ｉ　Ａ　４６が求められ、これ
は次いでアーマデユア電圧ＶΔ３２に加０器８７におい
て加えられｆｆ１（−にニドｌへ十■△〕４７が、；ｔ
　ＦＩされる。公知の方法に従ってモータＲＰＭ／１８
は乗の鼎４９において速度定数３９にｆａ（−に＊ＩＡ
＋ＶＡ）４７を乗じることで求まる。

七−夕ＲＰＭ４８は次いで効率関数発ｉｌ器５０に加え
られる。効率関数５０はシステム全体にわたる摩擦、歯
車損失、及びモータの不能率などのジ［保存的旧失を考
慮して有効トルク５１を晶１ｐする。

使われる実際の方程式は次の形をしたモータＲＰＭの線
形１１ＩＩ数である。

Ｅ　（ＲＰＭ）　＝Ｋｅｆｆ　＊ＲＰＭ　　　　　　　
Ｃ’；ｒただし、ＫＣｆ［は有効１−ルク損失をあられ
す実験的に決定される定数である。効率方程式ａは多数
の複雑な損失機構の菌中なモデルであるが実際的に満足
しうるちのであるのが見出された。

モータＲＰＭ４８は機能１［１ツク５２で微分及びスケ
ール化されてランフ２フ秒２であられされる角加速度量
−ω５３が求まる。モータ自体の慣性Ｊ′Ｕ：−タ５４
及び他の全ての回転歯巾及びシャフトについての慣性Ｊ
歯車５５が加詠器５６で加口されて全損性５５７が得ら
れる。次いで乗ｐ器５８において角加速度量−ω５３は
全損性５７が乗じられて慣性Ｉ−ルク５９、すなわらシ
ス１ムの固定悄Ｈに打勝つのに必田な、従ってまたバク
ット２０へ伝達できないトルクの伯が求まる。慣性トル
ク５７は保存的効果であり正又は負のｎ８を右する。

正味の補バーされたトルク６０が次いで加ｎ器６１で［
−タトルク４１、ローフ′トルク４３の保存効果、有効
トルクの非保存的損失効果５１、及び慣性トルクの保存
効果５９を互いに加のすることで求められる。

保存されたトルク６０は機能ブロック６２で既知の歯数
比及び典型的な谷揚げ及び押出しケーブルドラム（図示
せず）の〔−メントアームを使って直線補正カフ３の単
位に変換される。押出しアーム２１及び巻揚げ〔１−１
１９のトルクを力に変換するには異なったスケーリング
因子が使用される。

モータＲＰＭ４８もまた機能ブロック６４において押出
しアーム２１及び巻揚げロープ１９に適当なスケーリン
グ因子を使用することにより百ね速度６３に変換される
。次いで得られた直線速度６３から機能ブロック６５に
て先の直線速度６３の値（図示せず）を差引きこれを先
の賄を求めた時点からの時間差デルタｔで割りすること
ににって微分される。微分の結果それぞれの部材（押出
しアーム２１あるいは巻揚げロー１１９）の直線加速度
６６が求まる。

また直線速度６３は機能ブロック７０にＪ３いて直線速
度６３に上記と同じデルタｔを乗じることで積分され、
また生じた良さの増分デルク良さ６７が加ｒｌ器６９に
て先の長さ６８に加えられ更新された現時点の艮ざ７１
が求められる。現時点の長さはまた機能ブロック７２で
デルタｔだ１ノ近延されて先の長さ６８とされ以（Ｕの
晶１０で使用される。そこで現時点の長さ７１は押出し
アーム２１又は巻揚げローフ１９の伸ばされた艮ざの各
時点で変化していく槓剪値として求められる。

第２図に戻って上記の谷揚げローブ１９及び押出し７−
ム２１のための［１リング機能ブロック３４及び３５は
補正されたカフ４及び７５、線形加速度７６及び７７、
及び各時点での良さ７日及び７９の正確’（７値をそれ
ぞれｔｊえる。

第１図及び第２図を参照するに、各時点での春陽ロープ
の長さ７８及び押出長７９はシセベル凌何的機能ブ【１
ツク９４′Ｃ″処■１１１されて関係のある角度が詐出
される。破線８０で示した、押出し枢支点２２から准揚
げプーリー１７の中心へ￥１する＋ｌｌハム３の押出し
枢支点２２と巻揚げ［］−ブ弦８８との間の弦長は長さ
ｅと３１であり水平面に対し既知の角度０８２を形成り
る。ｆ８回作業の交代毎に初めに較正操作が行なわれ、
押出しアーム２１がいっばいに伸ばされ次いで略水平に
十げられる。この較正位置に１、（いて押出現在良７９
及び春陽ローブ現イ１長７８がシャベルのｉ構図面より
求まる既知の入１法に対してイニシャライズされる。

以後−しプリング機能ブロック３４及び３５はそれぞれ
谷間ロー１１９及び押出しアーム２１についで現時点で
の長さ７８及び７９を前記の如く連続的に更新する。既
知の固定長２８１、わ出された押出し現在艮７９、及び
口出された春陽ローブの現在艮７８に基いて正弦則を適
用して主ブーム弦８０、春陽ローブ弦８８及び押出アー
ム弦８９により形成される三角形の内角Ａ８４．Ｂ８５
．及びＣ８６が求められる。次いで既知の固定角０８２
及び角Ａ８４．Ｂ８５．及びＣ８６を用いて押出アーム
弦８９と水平面とのなす角α９２及び春陽［」−ブ弦８
８及び垂直線９１とのなず角β９３が公知の幾何学的関
係を用いて口出される。

またシャベル幾何機能ブロック９４では角α９２の正弦
１１０と角βの余弦１０３もａｔ　ｔ７される。

シャベル幾何機能ブロック９４はまたバケット２０に作
用するシャベルのハードウェアのハードウェアΦＦ３９
５をもＳｌ粋する。この顧は摂で全重量から差引かれる
ことによりバケット２０中の物の正味重量９７が求めら
れる。ハードウェアｆｆ［ＩＢは以下の吊の加暮により
口出される。

Ａ）　春陽ロープ現在長７８及び春陽ローブ１９の単位
長さ９８当りの組機に基く春陽ローブの重石。

Ｂ）　押出アーム７９、押出アーム全長１００及び押出
アーム２１の単位良さ当り重重１０１に基くバケツ１−
２０に作用づる押出アーム２１のモーメント。

Ｃ）　バケットの空ｊｒ［１０２゜ 再び第２図を参照す゛るに、このようにして６１）され
たＣＯＳβ項１０３は補正された春陽カフ４及び春陽直
線加速度７６が東Ｑ器１０４及び１０５で乗じられ、春
陽力１０Ｂ及び春陽加速１α１０７の垂直成分１０８及
び１０９がそれぞれ求められる。同様に、ｓｉｎα項１
１０は東篩器１１１で補正された押出カフ５が乗じられ
押出力の垂直成分１１２が得らる。押出し垂直加速度機
能ブロック１１３では押出直線加速度７７の全垂直加速
度１１７に対する垂直方向の寄与分１１５を針目するの
にまず春陽ロープ角β９３に直交する押出直線加速度７
７の投影を品］９する必要ある。これは押出心線加速度
７７にｃｏｓ　（ｄ−β）を乗じることでなされる。こ
れはα９２及びβ９３がそれぞれ水平面８３及び垂直面
９１を基準にしているからｒある。次いで垂直面９１へ
の垂直成分の投影がｓｉｎβを乗することで求まる。そ
こで機能ブ【］ツク１１３で針目される正味の垂直成分
の寄与は式 正味の垂直成分の寄与 一５ｉｎβ二ｋｃＯ３（α−β）＊押出直線加速度で求
められる。

春陽力１０８及び押出力１１２の！Ｔ［ｌＩ″ｉ成分１
０８及び１１２は加０器１１４で加剛されて全垂直方向
力１１５が求まる。同様に、春陽直線加速１α７６の垂
直成分１０９及び押出直線加速度７７の垂直成分寄与１
１５は加０♂１１６で加口されて小力単位（ジー）で表
わした垂直加速度１１７が求められる。そこで除β器１
０７で全！Ｔｉ直ＩＪ内力１１５を全垂直加速度１１７
で割鋒することにＪ、リバケット２０に作用する全重量
が求まる１、本発明による３１Ｍシステムでこのように
して求められた全重量９６は従来主流であった全垂直り
内力を１１１１！！に使用することによって求められる
のではなく、この力を加速度で割けしてやることによる
動的計粋にもとづいて求めら７れる１、そこで３１Ｍシ
ステムは従来前ることのできなかった精度と再現性を与
えることができる。

最後に上記の幾何学機能ブロック９４で品目）されたハ
ードウェアｆｆ１ｍ９５が全重量９６から加筒器１１８
中で減りされバケット２０中の物の正味のΦ品が求めら
れる。

さらに第２図を参照するに、モード検出機能ブロック１
１９はシャベルの動伯モードを検出する、。

電圧感知器３０が旋回［−タのアーマヂｌア゛市ＪｆＶ
ＡＳ３２Ｇを感知し、この（１ｆ１は機能ブ【！ツク１
２０で公知の方法て・スケーリングされ旋回速瓜が概略
的に求められる。この近似は−［−ド検出機能として実
際的で、４合でざるらのであることｌメ見出された。ｔ
−ド検串槻能ブロック１１９への入力には補正された′
５揚げカフ４、遂揚げローブの現在艮７６、近似内股回
速１α１２１、ディバートリップが１じたことを足すデ
ィッパートリップロジックの入力１２２、及び内部クロ
ック（図示せず）による時刻１２３が含まれる。

第２図及び第４図はモード検出機能ブロック１１９を説
明し、ここでシャベルの動作はシフト終了モード１２４
において開始される。シフト終了モード１２４からバン
クへ旋回づるモード１２８ヘモード変化させる基準ブロ
ック１２５の基準は操作者による前記の如き較正の完了
である。基準ブロック１２９によるバンク旋回モード１
２８からシャベルを充填する充填モード１３０へのモー
ド変更の際は補正された春陽げカフ４が所定の最小力Ｆ
＋１３１より大きいことが必要で、また春陽げローブの
現在艮７６が所定の最小長１．，１３８より大きいこと
が必要で、ざら概略旋回速１（ｌ［１２１が所定の最大
速度Ｓ＋　１３２より小であることが必要である。かか
る基準はシャベル１ｏの動作を標準化するもので、充填
をしている際に機械筐体１１が旋回しないこと、また十
分な春陽［１−１１９が繰出されていること、また補正
された春陽カフ４がバンク（図示せず）との間のまさっ
のため人ぎくないことに！Ｊいて選択される。実際のパ
ラメータＦ−＋　１３１、Ｌ＋　　１３８．及びＳ＋１
３２は個々のシャベルにおＧＪる通常の充填プロファイ
ルを含む、Ｊ：うに実験的に決定される。

充填モード１３０からトラックへ旋回するモード１３３
への七−ドゆ史のためのり準ブロック１４２の基準は補
正された春陽カフ４が所定の最小力Ｆ、！１３６より６
人きくまた谷間ローブの現右艮７６が所定の最大艮１２
１３４よりも小さく、また旋回速１α１２１が所定の最
小速度５ｚ１３５よりし大きいことを要求する。この基
準はシせベル１０が物を積ｌυで重いバケッＩ−２０を
トラックへと旋回し、春陽ローブの現在艮７６が比較的
短かく、機械筐体１１が旋回をしている状態のシｔＩベ
ル１０の動作を標準化するように選択される。。

実際のパラメータＦ２１３６，１２１３４．及び５２１
３５の値は特定のシャベルについての通常の旋回動作を
含むように実験的に決定される。トラックの旋回するモ
ード１３３中にバケット２０中の物の正味の小さが８１
惇される。これはその際荷重がシャベル１０から完全に
懸垂された状態にありまたバンク（図示せず）から離れ
た状態にあるためである。シャベルはり準ブロックのデ
ィツパ−トリップロジック人力１２２が真になって操作
音がバケット２０の中身をトラック（図示せず）に積ん
だことが示されるまではトラックへ旋回する七−ド１３
３のままである。ディツパ−１−リツ゛　プロシック人
力１２２が真になるとシャベルモードはトラックの旋回
するモード１３３からディツパ−トリップモード１３７
になる。このディツパ−トリップし一ド１３７ではバケ
ット２０の中味の正味の重ｆ６がトラックに既に積載さ
れた重量の移動積算値に加えられる。以下より４綱に説
明Ｊるように、トラック中の物の重量の移１ＦＪＪ　ｉ
？ｒ　Ｇ’ｉ　（ｉｒｉは操ｆｆ８に対して表示され１
．また操竹名がトラックを送り出すとげ口にリセッ１〜
される。基準ブ［１ツク１２７がシ１？ベル動作モード
をディツパ−１−リップモード１３７からバンクへ旋回
するモード１２８へゆ史する際の基準はティツバ−トリ
ップが生じた後一定の遅延が生じることである。固定さ
れた遅延が生じる際ディツパ−トリップモード１３７に
伴う処理が以下詳しく説明するように実行され、この処
理が完了すると、たたらにモードは自動的にバンクへ旋
回するし−ド１２８に進む。バンクへ旋回するモードに
戻った際操作者がトラックに積載された積荷の移動積む
）飴の表示を児でトラックがいっばいであると判断りる
とトラックを発巾さ「る指令が人力され、１−ラックの
積荷の移動槓口（「１はＵ口にリセットされる。そうで
ない場合ｔユモードは周期的にバンクへ旋回する［−ド
１２８から充填モード１３０．１−ラックへ旋回する゛
［−ド１３３、ディツパ−１〜リツプし一ド１３７、さ
らにバンクへ旋回りるモード１２８へとくりかえし連続
的に進められ、交代が基準ブロック１８９で時刻がその
ｆｌ業の交代［、＋Ｉ間を過ぎたと判定されて終了りる
まで続けられる。するとモードはバンクへ旋回するモー
ド１２８からシフト終了モード１２４へ変化し次のシフ
トが始まるまでそのままで残る。

ｆｆ！４図及び第５図を参照するに、遅延−し−ド（図
示せず）が設番プられる。遅延−［−ド（図示せず）は
押出ブレーキ１３９、春陽ブレーキ１４０、あるいは推
進移動１４１のいずれかの論理人力が真なるとどのモー
ドからも入ることができる。この遅延モード（図示せｆ
）は単なる待機状態で、関係の入力１３９．１４０及び
１４１が再び偽になるまで作用しつづける。そしてこれ
らの入力が偽になるとモードは遅延モードに入る１１ｔ
に０効であったモードに句帰する。

第５図を参照するに、本発明による荷重測定装置は公知
のマイクロプロセッサを使用したデジタル処理装置とし
て実施されている。この装置は破線１４３で示した商業
的に入手可能’Ｊ単一ボードコンピュータ（ＳＢＧ）を
使っており、このコンピュータは実施例ではアノ０グデ
バイスネｌ製の−［デル　マイクロマツク５０００Ｔｌ
ンビｌ−夕て・ある。５ＢＣ１４３では様々な部分との
間の通信にセントラルバスが使われる。またマイクロブ
ｒｌ　＋：！ツリ１４５、特にインテル社製のタイプ８
０８７が主プロセツサとして使われる。装置の読出専用
メモリ（ＲＯＭ）１４６にシステムモニタソフトウェア
がブ【」グラム言語である［３ＡＳＩＣのインタープリ
タ−が記憶されている。読出／メ１込スト−レジのため
ランダムアクセスメ［す（ＲＡＭ）１３８が含まれる。

本発明の本実施例では細手測定機能を実行するプログラ
ムはＢΔ５ＴＣＴ″店かれ演ム可能／プログラム可能読
出９用メ七り（ＥＰＲＯＭ＞１８８に記憶される。５Ｂ
Ｃ１４３はまたアノーログ多＋ｐ化器１４７と、アノ−
ログ−デジタル（△／Ｄ＞変換器１４８と、アブログ多
１化器１４７上のヂャンネルを選択する入出力部（１１
０）１４９をさら含む。アブログ多小化器の入力は巻揚
モータ２３、押出モータ２４、及び旋回モータ２５の電
流及び電几感知器２９及び３０に接続されている。ア丈
ログ多Φ化器１４７の出力１５０は選択された４チヤン
ネルでありＡ／Ｄ変換Ｐ！５１４８の入力１５１に接続
される。Ａ／Ｄ変換器１５２はバス１４４にインターフ
ェースされマイクロプロセッサ１４５ヘデジタル値を供
給する。

Ｓ　Ｂ　Ｃ１４３にはまたキーバッド／ディスプレイコ
ントローラ１５５及び印字機コント［１−ラ１５６のた
めのインターフェース１５３及び１！＋４がそれぞれ含
まれる。キーバッド１６７はキーバッド／ディスプレイ
コントローラ１５５に接続され操作者にトラックの積荷
の移動梢ｎ重量を表示すると同時に操作者が較正やトラ
ックの発車の際などに指令を入力できるようにする。プ
リンタ１５７はプリンタコントローラ１５６に接続され
、作業シフトが終るとリポートを印字する１゜５ＢＣ１
４３の論理人力１５８．　１５９．１６０及び１６１は
ディツパ−トリップ１６２．５揚ブレーキ１４０、押出
ブレーキ１３９、及び１１ト進移動１４１について設け
られている。論理出力１６３はホーンのソレノイドを励
起してトラックに発生の合図を覆るだめのものである。

第６図を参照するに、本発明の約手測定システムの処理
はリヒットブロツク１６４で始り、この状態は５ＢＣ１
４３に電源が入ると自動的に、あるいは操作者がキーバ
ッド／ディスプレイ１６７からりレッＩ〜指令を入力す
ることでＭｌられる。ブロック１６５でシステムのイニ
シｔ７ライピーシ］ンがなされ、シスーアムの動ｆ′ｌ
ｔｓ＃備をなし、さらにＩＹｆに説明したように押出し
及びｉ５揚げ［１−プ１９の較止過稈を実行する。

第７図を参照１Ｊ−るに、システムのイニシセライゼー
ショＩンには双手のことについてイニシャライピーシー
１ンを実１］りるレットアップブロック　１６６が含ま
れる： △、−１−パッド／ディスプレイ１（ｊ７及び印字１１
１５７への通信ポート。

［３０割込みハンドラー。

Ｃ，ホーンソレノイド状態。

Ｄ、動作モード（シフト終了モード１２４ヘゼツト）。

Ｆ、入カブｔＩンネル。

Ｆ、トラック積前の移動槓ｐ１直。

Ｇ、制御定数。

次いてブ［１ツク１６８でメツセージが操作者に送られ
、操作者の識別コード（ＩＤ）を人力するように要求す
る。ブロック１６９ではＩＤがキーボード／ディスプレ
イ１６７から人力されるまで待機がなされる。次いでメ
ツセージがブロック１７０で送られ、操作者にバケット
２０を前記の較正位置へ動かすＪ、う殻求する。ブロッ
ク１７１では操作者がキーボード／ディスプレイ１６７
から較正が完ｒしたことをあられす指令を人力するまで
待機がなされる。次いでブロック１７２が春陽■−プの
現在長７８及び押出現在艮７９が１１ｒ１記のように較
正位置に対応する値に設定される。最後にブロック１７
３でメツセージが操竹考に送られて積載の開始を要求し
、ｔ−ドはバンクへ旋回する−し一ド１２８に設定され
る。

第６図を参照するに、システムのイニシＶライぜ−シ１
ンが完了するとブロック１７５Ｃ全での入力が量ナンブ
リングされて記憶され、巻揚げ及び押出しモデリング機
能３４及び３５が前記の通りに実行され、その際巻揚げ
及び押出し長７８及び７９は連続的に更新される。次い
でブロック１７８でモードがトラックへ旋回するモード
１３３であるか否かがブロックされる。その際この結果
が否であれば過程はブロック１７５へ戻る。モードがト
ラックへ旋回りる〔−ド１３３ぐあるならば別の処理が
１０ツク１７９でなされ、正味のΦ量９７が前記の機能
説明に従って最新の記憶された人力値に基づいて計算さ
れる。正味のΦ吊９７を泪のしたの侵ブロック１８０で
夕Ｉがトラックに積載されたか否かについてのディツパ
−モードについての別のテストがなされる。ディツパ−
トリップが生じていればブロック１８７で正味のΦ呈９
７が記憶され、さらにトラックに積載されている荷重の
移動ｈ１　Ｆ３＆ｌに加えられ、この値がざらに操作者
に対して表示される。そうでない場合はブロック１７５
へ戻るループが実行される６最後にブロック１８２では
その作業シフトがまだ終っていない場合ブロック１７５
へ戻るループが実行されトラ−ツクへ旋回するモードが
人力されるまで待機する。作業のシフトが終るとシフト
終了リポートがブロック１８３で印字される。この中に
はその作業シフト中に得られたあらゆるデータが印字さ
れる。このデータはその作業シフ１−を通して集取され
、必ずしも下記の通りである必要はないが例えば積載サ
イクルの数、積載された荷の全１！７ｈ”１．。

トラック満４１！ＩＩＡ間ヒストグラム、シャベルサイ
クルヒストグラム等の情報が含まれる。作裟シフト終了
リポートが印字された後システムはブロック１６５のシ
ステムイニシャライぜ一ジョンへ戻され次の作業シフト
の開始に備える。

第８図を参照するに、操作＆が表示されたトラックの積
載手品の移動積の値からトラックが満載されたと判断し
た場合ｌ・ラックを介屯させる割込み過程が設けられる
。操作者がトラックを発車させると決断するとキーバッ
ド／ディスプレイ１６７から指令を入力し、ブロック１
８４で割込過程に入る。ブロック１８５でホーンのソレ
ノイド１６３が所定部間励起されトラック運転者に発車
の合図がイよされる。次いでブロック１８６でＩ・ラッ
ク積載量の移動梢ｔ）値はＵ口にリヒットされ次のトラ
ックに備える。最後にブロック１８７でこの割込過程か
らの脱出が実行される。

双子、本発明による荷重測定装置を操作シャベルについ
て説明した。しかし、本発明の荷重測定！Ａ麿は他の積
載ＦＲ器、例えばドラグラインについてｂ適用できる。

この場合は押出しモータについてなされる測定のかわり
にドラグラインについての測定がなされる。同様に、本
Ｑ　ｔＱ　ａｌｑ定装買装置レーンなどにも応用でき、
その場合は説明した押出しセージについての測定はブー
ムを’７７　Ｒさηるモータについてなされ、あるいは
例えば大月クレーンのような場合はｌｔｉ　紬に一次元
に対しでのみ応用される。

上記の説明に１３いて、旋回し一夕及び−し−ド検出シ
ステムはδ揚げ及び押出し七−タでの測定と組合わけて
説明したが、これは木質的な事ＪｒＪではなく、正確な
測定ｔよこの特徴がなくとも百１能である。また本発明
の向小測定装ｇｒ＋は先に説明した測定のいくつかを用
いないような場合でも自効である。例えば［−夕のパラ
メータから速度と位ＩＩとを求めるかわりに１ンコーダ
及び／又はタコメータを使ってもよい。同様に巻揚げＬ
ｌ−ブと押出角β９３及びα９２はそれぞれ角位置感知
器にＪ、り直接的に決定することができる。ただし、こ
れらの方法を用いる場合は上記好ましい実施例に使用し
なかったハードウェアを追加する必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による何重測定装置を使用しＣいる露天
採鉱用シャベルの側面図、第２図は第１図荷車測定装置
の機能ブロック系統図、第３図は第２図ブロック系統図
に使用されている巻揚げ及び押出しモＴル機能の機能ブ
ロック系統図、第４図は第１図向重測定装詔のモード移
行を説明する概略図、第５図は第１図向重測定装七夕で
使用する電気的ハードウェアのブロック系統図、第６図
は第７図向重測定装置に使用する↑要ソフ］−ウ１７プ
ロセスのフローチャート、第７図は第６図１費プロセス
のシステムイニシャライビーシ・１ンソフトウエアルー
ヂンを示すフローチャート、第８図は第１図荷重測定装
首で使用Ｊるトラックを発巾させるためのソフトウェア
割込みルーチンのフ［１−チャートである。 １０・・・パワーシャベル、１１・・・機械部筺体、１
２・・・推進移動機構、１３・・・主ブーム、１４・・
・−１ヤＩ、１５・・・ケーブル、１６・・・頭士描造
物、１７・・・プーリー、１９・・・

【二ｌ−プ、２０
・・・バケット、２１・・・押出アーム、２２・・・押
出アーム枢支点、２３〜２５・・・モータ、２６〜２８
・・・コントローラ、２９．３０・・・電流感知器、３
１・・・７−マブユ７ｔｔ流、３１　ａ−・・アーマチ
ュア電圧（ＩＡｌｌ）、３１ｂ・・・アーマチュア電圧
（ＩＡＣ）、３２・・・アーマチュア電１［，３２ａ　
・・・アーマブ」アミ圧（Ｖ　Ａ　ｌ−１＞、３２ｂ・
・・アーマチュア電圧（ＶＡＣ）、３２ｃ・・・アーマ
チュア電ＩＩ　（ＶＡＳ）　、３３・・・界磁電流、３
３ａ−’ｌｉｆａ７１ｉｍ　（Ｉ　ＦＨ）　、３３ｂ−
”ＪｔｌａｍＷ＜（ＩＦＣ）、３４．３５．４２．５２
．６２゜６４．６５，７０．７２．９４，１１３，１１
９゜１２０・・・機能ブ［１ツク、３６．３７・・・ス
ケーラ関数発生ブロック、３８・・・トルク定数、３つ
・・・速１復定数、４０・・・多重化器、４１・・・モ
ータトルク、４３・・・ローブトルク、４４・・・パラ
メーターに１４５．４９．５８，１０４，１０５，１１
１・・・乗粋器、４６・・・項一に＊ＩＡ、４７・・・
母−に＊ＩΔ＋ＶＡ、４８・・・モータＲＰＭ、５０・
・・効率関数発生器、５１・・・有効トルク、５３・・
・角速度−ω、５４・・・モ゛−タ慣性Ｊモータ、５５
・・・歯車慣性、）歯巾、５６，６１，６９，８７，１
１４，１１６゜１１８・・・加算器、５７・・・全慣性
、５９・・・慣性トルク、６０・・・トルク、６３・・
・直接速度、６６・・・直線加速度、６７・・・デルタ
長さ、６Ｌ　７１，７８゜８１・・・長さ、７３・・・
直線補正力、７４．７５・・・補正された力、７６．７
７・・・線形加速度、７９・・・押出長、８０・・・弦
張、８２・・・角度θ、８３・・・水平向、８４・・・
内角Ａ、８５・・・内角Ｂ１８６・・・内角Ｃ１８８・
・・巻揚げ［１−プ弦、８９・・・押出アーム弦、９１
・・・垂直向、９２・・・角α、９３・・・角β、９５
・・・ハードウェア重量１９６・・・全ＨＵＢ、９７・
・・■−味−千Ｍ、９８・・・単位長さ、１００・・・
押出アーム全長、１０１・・・押出アーム単位良さ当り
中６１．１０２・・・バケット空重量、１０３・・・余
弦、　１０７・・・除Ω器、１０８・・・春陽力、１０
９・・・春陽加速度、１１０・・・項ｓｉｎα、１１２
・・・押出力垂直成分、１１５・・・仝・１２吊り自力
、１１７・・・仝重心加速度、１２１・・・近似的旋回
速度、１２２・・・ディツパ−トリップ入力、１２３・
・・時刻、１２４・・・シフト終了［−ド、１２５．１
２９．１４２・・・基準ブ１−１ツク、１２８・・・バ
ンクへ旋回・」る七−ド、１３０・・・充１ｉ　Ｅ−ド
、１３１・・・所定最小力Ｆ＋　、１３２・・・最大法
１αＳ１．１３３・・・１−ラックへ旋回するし−ド、
１３４・・・所定ｆｆ１人艮１−２．１３５−所定Ｗ小
５’ｌ　Ｉ’ｌ　Ｓ　２．１３６・・・所定最小力Ｆ２
．１３７・・・ディツパ−トリップモード、１３８・・
・所定ｈ２　Ｉ］’　ｋ　ｌ川、１３９・・・押出ブレ
ー−髪゛、１４０・・・谷間ブレー１−１１４１・・・
Ｉｌｆ進移動、１４３・−・５ＢＣ１１４４・・・バス
、１４５〕・・・マイクロブ１−】レッリ、１／Ｉ６・
・・ＲＯＭ、１４７・・・アナ［１グ多重化器、１４８
，１５２・・・△／　Ｉ）　＊換器、１４９・・・１１
０．１５０・・・出力、１　Ｆ）１　。 １５８〜１６１・・・入力、１５３．１５−１・・・イ
ンターフェース、１１）５・・・キーバッド／ディスプ
レイコント［１−ラ、１５６・・・印字コント［１−ラ
、１５７・・・印字別、１６２・・・ディツパ−トリッ
プ、１６３・・・論理出力、１６４・・・リゼットブ［
１ツク、１６５．１６８〜１７３，１７５．１７８〜１
８７・・・ブロック、１６６・・・セットアツプブロッ
ク、１６７・・・キーバッド／ディスプレイ、１８８・
・・ＦＰＲＯＭ。 萌

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）掘削機やクレーンなど、電気駆動モータと、機械
   的駆動手段と、荷重支持部に取付けられて荷重を動かす
   ケーブルとを有する大形の採鉱及び巻揚機械においてか
   かる機械が動かす荷重の重量を測定するための懸垂荷重
   測定装置であつて、懸垂荷重測定装置は該荷重支持部の
   位置を決定する感知手段と、該荷重支持部の垂直運動に
   よる直線加速度を求める手段と、該荷重支持部に該垂直
   運動をさせるのに必要な力を求める手段と、動的な計算
   を行なつて該垂直力に対して該垂直加速度を補正し正味
   の荷重重量を求める手段とを含むことを特徴とする装置
   。
2. （２）該垂直運動をさせるのに必要な力を求める手段は
   電気駆動モータのトルクと速度とを求める手段を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）機械のケーブル及びバケットの重量を求め手段を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の装置。
4. （４）機械の動作モードを求める手段を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載
   の装置。
5. （５）該荷重支持部の垂直運動の直線加速度を求める手
   段は電気駆動モータの速度とケーブル加速度とを求める
   手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のうちいずれか一項記載の装置。
6. （６）該直線加速度及び力を求める手段はモータ及び減
   速歯車列の回転慣性、ケーブルの伸び、及びバケットの
   慣性による保存的損失を補正する手段を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のうちいずれ
   か一項記載の装置。
7. （７）該直線加速度及び力を求める手段はまさつ、歯車
   損失、及びモータの不能率を補正する手段を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のうちい
   ずれか一項記載の装置。
8. （８）該大形の産業機械はパワーシャベルであり、該電
   気駆動モータは巻揚げ及び押出し機能を駆動することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のうちい
   ずれか一項記載の装置。
9. （９）荷重支持部と、荷重支持部を垂直にまた水平に動
   かす作動装置とよりなる採鉱機械用の又は大形の巻揚機
   械用の懸垂荷重測定装置であつて、該作動装置は電気駆
   動モータと、機械的駆動手段と、荷重支持部に取付けら
   れたケーブルとを含み、該荷重測定装置は機械的駆動手
   段に加わる補正された力と直線加速度とを与える動的モ
   デル手段と、荷重支持部の位置を連続的に求める手段と
   、駆動モータの電流と電圧を含む駆動モータの動作パラ
   メータを連続的に求める手段とよりなることを特徴とす
   る装置。
10. （１０）該動的モデル手段は該駆動モータの保存的損失
    及び非保存的損失を求める手段を含むことを特徴とする
    特許請求範囲第９項記載の装置。
11. （１１）該保存的損失及び非保存的損失には慣性、機械
    的損失及びケーブルの伸びが含まれることを特徴とする
    特許請求の範囲第９項又は第１０項記載の装置。