JPS5970919A - 揺動等による積載重量測定誤差算出装置 - 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】 この発明は、走行車輛に装備された荷役積載部を保持す
る保持シリンダの荷役積込時における流体圧から積載重
量を自動計測する際に、流体圧に付加されて測定誤差を
生じる揺動等の外方を算出する装置に関する。

走行車輛に装備された荷役積載部を保持する保持シリン
ダの流体圧系統から流体圧力全検出し積載重量を計測す
る場合に、流体が保持している質量部に揺動等の外力が
付加されると流体圧力が変動し積載重量計測値に測定誤
差を生ずる。

従って、このような揺動等による影響を回避するには、
車輛走行を停止し、更に荷役積載部を完全静止状態にし
た上で流体圧力を検出する必要がある。

しかしながら、作業サイクル中に上記過程が存在しない
場合、即ち、パケットローダにおける掘削運搬作業（１
ｏａｄ　ａｎｄ　ｃａｒｒｙ　）を例にとると、パケッ
トによる掘削・掬い上げの後そのまま運搬して穴とか船
舶内に落し込む作業サイクルにおいては車輛を停止する
必要はなく、またパケットも掬い上げた後タイヤに干渉
しない程度に引き上げて走行することが生産性を高める
ことになる場合には、作業を中断して一旦車輛走行を停
止し、且つ荷役積載部が完全静止するまで待ってから流
体圧力の測定を行ないその後作業を続行することになる
ので作業能率を極めて阻害することになる。

ここで流体圧力が変動する要因となる揺動等とは、 （′０、タメヤ、サスペンションその他の支持機構のク
ッション効果によって生ずる主として上下方向の揺動・
振動、 ■、加速、減速等によって生ずる主として前後方向の揺
動・振動、および ■、荷役積載部を保持している保持シリンダの伸縮又は
荷役積載部昇降の速度変化率によって生じる加速度成分
に基く揺動・振動、 その他これに類する揺動・撮動である。

そこで、前記各要因について個別的にその揺動を検出し
、これら検出されだ各揺動を積算して揺動等による外力
即ち積載重量計測値の測定誤差を算出することが考えら
れる。

しかし、この方法では、例えばタイヤ等可動部の内圧を
測定することはデータの安定性、およびコストの面で問
題がある。また、個別的に測定したとしても、これら各
要因についてそれぞれ異なる修正方式を採用して積算を
行なうことは徒らに装置の複雑化、即ち信頼性の低下を
もたらす結果となる。

本件発明は上記事情に鑑み、鋭意研究の結果、揺動等に
よる外力は荷役積込状態での荷役積載部の重心位置にお
ける運動加速度として集約されるとの発見に基づいて創
案されたものであって、その目的とするところは、荷役
積込時の荷役積載部が静止せず揺動等が続行しておシ、
該揺動等による外力が保持シリンダの流体圧系統に付加
されている場合に積載重量の計測を行なっても、荷役積
載部の重心位置における運動加速度を測定することによ
り簡単な構成で且つ信頼性の高い揺動等の外力を計測し
うる揺動等による積載重量測定誤差算出装置を提供する
にある。

この発明の他の目的は、積載重着測定時において荷役積
載部と連動する保持シリンダの動作によって消長される
揺動等の外力をも併せて計測しうる揺動等による積載重
量測定誤差算出装置を提供するにある。

以下、この発明をパケットローダに適用した場合の好適
一実施例について図面に基づき説明する。

第１図に示すパケットローダ１はリフトアーム２先端の
パケット３と、該パケットを昇降駆動するリフトシリン
ダ４とを備えた周知構成になっている。

かかるパケットローダ１に、この発明の装置が装備され
る。

該装置は、リフトシリンダ４の油圧力を測定して積載重
量を自動計測する積載重量算出手段と、パケットろの運
動加速度測定手段と、両手段の測定値をもとに揺動等に
よる外力（測定誤差）を算出する演算処理手段とからな
っている。

即ち、積載重量算出手段は、前記パケット６の高さ位置
を検出するためのリミットスイッチ等からなるポジショ
ンセンサ５と、リフトシリンダ４の油圧を検出すべく該
シリンダの圧油系統に設けられたストレンゲージ構造の
圧力センサ６とを備えている。

これらのセンサ５，６は、それぞれの検出値を電気信号
に変換してマイクロコンピュータ７に出力する。

該マイクロコンピュータ７は、センサ入力機構と、演算
処理手段と、出力機器駆動機構と電源機構とを備えたシ
ステム構成になっている０前記演算処理手段は一方８で
圧力センサ５およびポジションセンサ６からその系統の
入力機構を介して入力した検出値信号を荷重に変換する
ことによって、リフトシリンダ４の油圧系統の油圧から
積載重量を算出する。

次に、パケットの運動加速度測定手段は、パケットの重
心位置における運動加速度を測定する加速度センサ１０
と、リフトシリンダ４の垂直部からの傾斜角０を測定す
る傾斜角センサ１１とからなっている。

本実施例の場合、加速度センサ１０はパケット５におけ
る運動加速度の垂直成分および水平成分を検出する２軸
のストレンゲージ構造からなる加速度変換器を用いてい
る。

ここで、加速度センサ１０は、パケット乙の運動加速度
を検出しうるものであればＶＣ：、電素子その他構造の
ものでもよい。また、加速度センサ１０は、２軸構成に
限定されることなく、連常の３軸構成のものでも１軸構
成のものであってもよい。

尚１軸構成の場合は、測定時における訪加速度センサの
軸角度が垂直とならない適宜角度を有して配設してあれ
ばよく、該センサの測定値をベクトル処理することによ
り２軸と同様に運動加速度の垂直成分および水平成分を
計測することができる。

また、荷役積載部の左右方向の揺動が大きく、測定誤差
の要因となる場合には、３軸構成の加速度変換器を用い
、或いは、荷役積載部の左右両側に２軸又は１軸の加速
度センサを配設して、夫々Ｄ測定値の比較から左右方向
の運動加速度の及ぼす影響を計測することも可能である
。

このような構成の加速度センサ１０は、荷役積込状態で
のパケット６の重心位置に配設されることが最も好まし
いが、図示例の場合該位置に最も近いパケット３のサイ
ドプレート外方にガードをつけて装着されている。

そこで、前記加速度センサ１０に重心補正手段を設けれ
ば、該センサの測定値を、実際の積荷姿における重心位
置での運動加速度に補正することができて好ましい。

更に、パケット６の揺動等には、リフトシリンダ４の駆
動が積極的又は消極的に影響を及ぼしている場合がある
ので、この場合には上記揺動要因を測定する必要がある
。

そこで、本実施例の場合には、前記センサ１０゜１１の
他に、リフトシリンダ４のシリンダ筒の運動加速度を測
定する２軸の加速度変換器１３と、リフトシリンダ４内
を伸縮するピストンの運動加速度を測定する加速度変換
器１２とを備えている０これらの各センサ１０〜１６は
図示しないＡ／Ｄ変換器を介す等して前記マイクロコン
ピュータ７のそれぞれの系統の入力部に接続されている
０マクロコンピユータ７の演算処理手段の他方９におい
ては、圧力センサ５を介して算定された積載重量計測値
と、前記各センサ１０〜１′５の測定値等が入力され所
定の測定誤差算出プログラムに従って測定誤差値が算出
される。

このような構成であるので、ローダパケット３によって
掘削運搬作業を開始すると、鉱石等荷役を掬い上げたパ
ケット３はリフトアップにより一定の高さく水平位置よ
り低位置でよい）まで変位し、その高さ位置がリフトア
ーム等により押動されるリミットスイッチ等のポジショ
ンセンサ５で検出される。

その検出された高さ位置において、パケット３内の積載
重量等を支持した状態のリフトシリンダ４にかかつてい
る油圧が圧力センサ６によって検出される。

パケット３の高さとリフトシリンダ４の油圧とはパケッ
ト内の積載重量等と一定の相関関係にあることから、リ
フトシリンダ４の特定伸長点における該シリンダの油圧
値を検出して演算処理を行ない積載重量を計測する。し
かし、該計測値には揺動等による誤差が含まれている０ そこで、前記圧力センサ６と同時に起動するようセット
された各センサ１０〜１３からそれぞれの検出値を測定
する。

この検出値と圧力センサ等により計測された積載重量値
その他のデータを基に所定の演算処理が行なわれて揺動
等による測定誤差が算出される。

該揺動等による測定誤差値ΔＦｒＴ、出の一例を挙げる
と以下の通ゆである。

但し　ΔＦは誤差、 αｙはパケットの運動加速度（垂直成分）αＸはパケッ
トの運動加速度（水平成分）βｙはリフトシリンダのシ
リンダ筒の運動加速度（垂直成分） βＸはリフトシリンダのシリンダ筒の運動加速度（水平
成分） α０はリフトシリンダ内のピストンの運動加速度 Ｍ口はパケットの質量 ＭＯは積載物質量（計測値） Ｍはリフトシリンダのシリンダ筒部の等価質量 θはリフトシリンダの垂直部よりの傾き。

（第２図参照） このようにして計測されだ揺動等による測定誤差はその
′−！まの数値を出力機器１４に表示してもよいが、リ
フトシリンダの油圧から計測された積載重量から減算処
理されて揺動等誤差補正後の積載重量値を出力機器１４
に表示してもよい。

また、本実施例ではリフトシリンダの油圧から積載重量
を算出した後に揺動等による測定誤差を算出したが、リ
フトシリンダから検出された油圧値段階で揺動等による
測定誤差を算出し、減算処理により揺動等誤差補正後の
油圧値を求め、それに基づいて積載重量を算出してもよ
いこと勿論である。

更に、積載重量を計測する手段は、要するに荷役積載部
を保持するシリンダの流体圧系統にかかる負荷に基づい
て積載重量を計測するものであれば本実施例に限らず如
何なる計測方法でもよい。

次に、運動加速度を検出するセンサとして本実施例では
加速度変換器を用いたが、この代わりにリフトシリンダ
の接地面からの変位を測定する位置センサを用いてもよ
い。この位置センサを用いた場合には、その測定された
変位値を２度微分処理することにより加速度に換算でき
、前記の通り演算処理すれば同様の効果を奏しうる〇そ
して、との揺動等による積載１暗測定誤差算出装置１ｄ
積載重量表示システムや荷役作業の定量的な管理を行な
う積載重量監視システム、過積載防１Ｆシステム等の揺
動補正手段として種々応用しうるものである。

尚、この発明の装置はパケットローダに限らず荷役積載
部を保持シリンダで支持した走行車輛であれば如何なる
構造の車輛でも適用しうろこと勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すシステムブロック図
、第２図は一リフトシリンダの垂直部からの傾斜角θを
示す説明図である。 ろはパケット、４はリフトシリンダ、５は圧力センサ、
６はポジションセンサ、８，９は演算処理手段としての
マイクロプロセッサ、１１１，１２゜１３はそれぞれ加
速度センサ、１１は傾斜角センサ０ 出　願　人　　キャタピラ−三菱株式会社第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、走行車輛に装備された荷役積載部を保持する保
   持シリンダの荷役積込時における流体圧を測定して積載
   重量を自動計測する手段と、荷役積込状態での荷役積載
   部の重心位置又はその近傍における前記流体圧測定時の
   運動加速度を計測する手段と、前記各手段により計測さ
   れた運動加速度および積載型Ｗ（をもとに該計測された
   積載重量に付加されている揺動等による外力即ち測定誤
   差を算出する演算処理手段とを設けてなることを特徴と
   する揺動等による積載重量測定誤差算出装置。
2. （２）、運動加速度を計測する手段が、荷役積載部の変
   位を測定する位置センサと、該位置センサにより測定さ
   れた変位から運動加速度を算出する演算手段とからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の揺動等に
   よる積載重量測定誤差算出装置。
3. （３）、運動加速度を計測する手段が、荷役積載部の重
   心位置乃至その近傍に設けられた加速度センサと、保持
   シリンダのシリンダ筒の運動加速度を測定するセンサと
   、保持シリンダ内のピストンの運動加速度を測定するセ
   ンサと、保持シリンダの垂直部からの傾斜角を測定する
   センサーとからなり、前記各センサの測定値を演算処理
   手段に入力して揺動等による測定誤差を算出することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の揺動等による積
   載重量測定誤差算出装置。
4. （４）、演算処理手段が、保持シリンダの流体圧系統か
   ら検出された流体圧に基づいて積載型−量を計測すると
   同時に、該計測値を荷役積載部の運動加速度を計測する
   手段から入力した測定値と共に演算処理して揺動等によ
   る測定誤差値を、算出し、該測定誤差値な前記積載重蹟
   値から減算処理して揺動等補正処理した積載重量を算出
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第３項
   記載の揺動等による積載重量測定誤差算出装置。