JPH02500538A - 適応性ペイロード監視方法 - 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】 適応性ベイロード監視装置 技術分野 この発明は作業車両ペイロードの大きさを示す方法に間し、特に、積荷をそれ以 上追加すると該作業車両の定格ペイロードに達する時を予測する方法に間する五 爪技術 例えば、探掘作業に使われる路外トラック（ハイウェイの外で使用出来るトラッ ク）の分野では、最適重量に出来るだけ近いペイロードを積むことが望ましい、 該車両に荷を積み過ぎると、重要な部品の期待寿命に明らかな跳ね返りが生じ、 且つ燃料経済を悪化させる可能性がある。更に、最適重量未満の積載では車両の 能力を充分に利用しないこととなり、車両の生産性を低下させることとなる０作 業の全体としての生産性はオペレーターの技量に大きく依存するが、オペレータ ーの技量は様々である。従って、熟練していたり未熟だりたすするオペレーター が正確に且つ一貫して最適ペイロードをトラックに積むのを助けるシステムを提 供することが望ましい。

１９８７年１月１３日にり、Ｆｏｌｅｙ氏外に与えられた米国特許第４．６３５ ．７３９号に開示されている従来システムは、ストラット圧力がペイロードの正 確なインジケーターとなり得ることを示した。これに開示された装置は、ストラ ット圧力の各々を監視し、荷重分布及び車両の姿勢から生じる誤りを補償し、こ の情報を寅際のペイロードに相関させ、荷重が所望の荷重を上回った時をオペレ ーターに示す、しかし、所望の荷重は、材料の種類、材料の平均パケット荷重、 及び該車両を満たすのに要するパケット荷重の平均数の関数である。従って、こ れら三つの変数のいずれの変化も、該車両への著しい積みすぎ、又は積み荷不足 の原因となり得る。

例えば、３０トンのパケット荷重に耐える車両により、１８０トンの定格容量を 有するトラックに荷を積む場合、最適荷重には平均６杯のパケット荷重が必要で ある。しかし、若し材料をパケット荷重６杯で１７９トンしか積めなかったとす ると、積荷涌杯の指示はなされない、７杯目のパケット荷重を積むと、車両に２ ０９トンが積み込まれることになり、定格最大容量を超大る。この問題に対処す るために。

所望のペイロードを減らして、−貫して積荷不足として１時折の著しい積みすぎ を防ぐ。

不発明は、上記の問題のいくつかを克服することを目的としている。

二車９Ｈ示 本発明は、−面においては１次の荷重を、予定の定格ペイロード容量を有する作 業車両に加えると該作業車両の該定格ペイロード容量の予定の割合を上回る様に なる時を予測し指示する方法を開示する。該方法は、次の工程、即ち：現在の作 業車両のペイロードを計算し：該作ＩＩＩ両に加えられた先の荷重増分を計算し ：その先の荷重増分価をその現在のペイロード価に加えて、その後の予測ペイロ ードを算出し；その予測ペイロードを該定格ペイロード容量の予定の１り合と比 較し、その予測ペイロードが該定格ペイロード容量の該予定の割合より大きけれ ば第１の信号を送信し。

該予測ペイロードが該定格ペイロード容量の予定の割合より小さければ第２の信 号を送信し：該第１及び第２の信号を受信すると第１及び第２のインジケーター をそれぞれ付勢する工程、から成っている。

図面の簡単な説明 ｍ１図は路外トラックと、サスペンションの！要な構成要素の所在場所の略図で ある。

第２図はペイロード監視装置のブロック図である。

第３区は、該ペイロード監視装置を動かすためのソフトウェアフローチャートの 一実施例の一部を示す。

ｔする　の、様 図面を参照すると１本装雪の好適な実施例１０が示されており、第１図は、例え ば、路外トラック１４である作業車両１２を示す、該トラックは、該作業車両１ ２の荷重担持部分２０に支持間係に１２置された少なくとも一つの前部ストラッ ト１６及び後部ストラット１８を有する。好適な更施例においては、Ｎ悶１２は 二つの前部ストラット及び二つの後部ストラット１６Ｌ、１６Ｒ，１８Ｌ、１８ Ｒを有し、これは業界において周知されているガス−オーバー−リキッド（液体 上ガス）式のもので、本畜では説明しない０本装置１０を理解するには、その液 体の圧力がストラット１６Ｌ、１６Ｒ，１８Ｌ、１８Ｒに掛かる荷重の大きさを 示すことを知れば充分である。

荷重担持部分２０は車両フレーム２２及びダンプ本体２４を含む、ダンプ本体２ ４は、シリンダー２８を制御可能に与圧してダンプ本体２４をピボットビン２６ の回りに旋回させることによりダンプ本体２４の内容物を除去することが８来る 様に、ピボットビン２６及び油圧シリンダー２８によってフレーム２２に逼結さ れている。搬送モードではシリンダー２８は与圧されておらず、ダンプ本体のｔ ｔは、ピボットビン２６と、フレーム２２に固定された支持バッド３０とを通し てフレーム２２に移される。搬送モードでの通常作動時にはシリンダー２８はダ ンプ本体２４の重量な担持しない。

作業車両１２は更に、接地部分３２と、該接地部分３２及び荷重担持部分２ｏの 間に減衰振動を与える様に荷重担持部分２０を支持するサスペンシアン手段３４ とを含む、サスペンション手段３４は後部車軸ハウジング３６と、Ａフレームモ ーメントアーム３８とを含む、Ａフレームモーメントアーム３８はソケット４２ により車両フレーム２２に枢着された第１端部４０と、後部車軸ハウジング３６ に回着された第２端＄４４とを有する。Ａフレームモーメントアーム３８のｍｌ ｊｆｉ部４０はほぼ球形の中心ビン構成であり、ソケット４２により横方向の運 動を制限されている。後部ストラット１８は、車両フレーム２２に枢着された第 １端部４６と、Ａフレームモーメントアーム３８の！ｉＩ！２端部４４に枢着さ れた第２端部４８とを有する。

該トラックの荷積み中、ペイロードが増すに従つて、荷重担持部分２０は接地部 分３２の方へ変位してゆく、後部ストラット１８は縮み始め、Ａフレームモーメ ントアーム３８は第１端部４０の周囲に枢動する。距ｆｌＬ２は、アーム３８の 第１端部４０ＦＡＩ点と’１１！２端部４４枢着点との間の距離であると定義さ れる。従って、後部ストラット圧力差はサスペンション手段３４の関数であるこ とを示すことが出来る、更に、後部ストラット圧力差を１作業面と接地部分３２ との間の反力Ｒに関連付けることが出来る。後部ストラット１８が受ける力Ｓは 、ストラット１８の内圧を測定し、荷下ろししたトラックに対応する後部ストラ ット圧を差し引き、その差圧にストラット１８の面積を乗じることによって決定 することが出来る１反力Ｒは車両１２のペイロードに比例し、中心ビンの枢着点 の周囲のモーメントの和が下記の方程式：Ｒ＝ＳＸＬ２／Ｌ３　［方程式１．１ 〕を引き出す様に、後部車軸ハウジング３６の中心を通して作用すると仮定する ことが８米、ここで第１８！看点４０と後部車軸ハウジング３６との間の水平距 離はＬ３と定義される。

同様に、前部ストラット１６は荷重が１丁に従って圧縮されるが、前部ストラッ トはフレーム２２と前部車軸ハウジング５０との間に直接接続されている。スト ラット１６の内圧を測定し、荷下ろししたトラックに対応する前部ストラット圧 力を差し引き、ストラット１６の面積を該圧力に乗じることにより前部ストラッ ト１６が受ける力Ｆを決定することが出来るので、もっと簡単な間係がここに存 在する。接地部分３２と作業面との間の反力Ｆは、前部ストラット１６が受ける 力Ｆにほぼ等しい。

装置１０はｍ１図において作業車両１２と装Ｈ１０との関係を図解するべく図示 されている。装置１０のより詳細なブロック図が第２図に示されており、ストラ ット１６Ｌ、１６Ｒ，１８Ｌ、１８Ｒの各々の圧力を定期的に恩知して、それぞ れストラット内圧の大きさに関連する複数の信号を送出する手段５２を示してい る。手段５２は１部品番号ＰＴ３２８としてディニスコ（Ｄｙｎｉｓｃｏ）がら 市販されている形式の複数の圧力センサー５４．５６．５８．６０を含む、該圧 力センサー５４．５６．５８．６０はそれぞれ二つの前部ストラット１６Ｌ、１ ６Ｒ及び二つの後部ストラット１８Ｌ、１８Ｈに随伴している。圧力センサー５ ４．５６．５Ｂ、６０の各々は１．それぞれのストラット１６Ｌ、１６Ｒ，１８ Ｌ、１８Ｒの圧力の大きさに比例するアナログ信号をそれぞれのアナログ−ディ ジタル（Ａ／Ｄ）Ｒ換器６２．６４．６６．６８に送る。該Ａ／Ｄ変換器６２． ６４．６６．６８は、アナログ、デバイ：１．イ：Ｃ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉ ｅｅｓ）から部品番号ＡＤ５３７５Ｈとして市販されている形式のものである。

しかし、他のｆｌｕのＡ／Ｄ変換器が発明者の考慮の対象とされたのであり、こ こに開示した特定のＡ／Ｄ変換器を選択するか否かは設計者の随意である。アナ ログ−周沢数出力を与える装置を選択することは、ここに開示されたディジクル マイクロプロセッサ環境に特に迦しているけれども、本発明の精神がら逸脱する ことなく容易に他の同様のＷｆｆｉと置き代えることが出来る。　モトローラ（ Ｍｏｔｏｒｏｌａ）のプログラマブルインターフェースアレイ（ＰＩＡ）７０は Ａ／Ｄ変換器６２．６４．６６．６８のディジタル周波数出力を受信し、これら の信号をソフトウェア制御下にマイクロプロセッサ７２へ送る。好適な実施例で は、マイクロプロセッサ７２はモトローラ社から部品番号６８ｏ１として市販さ れているものである。装置１０は、制御信号を受信して、該制御イ：号の大きさ に応じて作業Ｊｔ両ペイロードの大きさ示度を送出する手段７４も含む、支持手 Ｈ１７４は、駆動―路７８を通して２対の個別に付勢することの出来る白熱ラン プ８０．８２：８４．８６に接続された第２のＰＩＡ７６を含む、これらのラン プ８０．８２；８４．８６は、トラック定格容量に対する積荷の状態の示度をト ラックのオペレーター及び積み込み設備ノオベレークーの両方に与えるために使 われる。一対のランプ８０．８２の場所は第１図において車両１２の側の、積み 込み設備オペレーク−の視界内に位置するものとして示されている。同じく、第 ２のランプ８４．８６の対は車両１２の反対側に位置し、どの位置からの積み込 みも可能となっている０両方のランプ対８０．８２　：　８４．８６が一つの緑 色ランプ８０．８４と一つの赤色ランプ８２．８６とを包含している。

各ランプ８０．８２．８４．８６は、連続的に、又はソフトウェア制宿下でマイ クロプロセッサ７２により選択された所定周波数で、付勢可能である。ランプ８ ０．８２．８４．８６の付勢の組み合わせ及び周波数は、ペイロードの状態に関 して積み込み設備のオペレーターに対して特別の意味を持っている。特別の順序 及びその意味について、第３図のフローチャートを参照して説明する。

第３図を参照すると、インジケーターランプ８０．８２．８４．８６を制御する サブルーチンがフローチャートを介してＢ！図示されている。ソフトウェアは、 次に作業車両１２に積荷を積み込めば該作業！両の定格ペイロード容量の予定ノ ｉｌｌ　台を越えることとなる詩を予測し指示することを目的としている。

最初に、ペイロード監視装置の精度は、ストラット圧力とペイロードトノ間の直 接的関係を維持することに大きく依存している。この関係に影響を与える一つの 要素は、路面異常によるストラット圧力の変動である。もっと簡単に言うと、車 両が移動している時、ストラット圧力は凸凹の遍路状怒及びペイロードに応じて 変動Ｔろ、従って、該監視英霊の精度を保つために、！両４２が停止している場 合に限って荷積みが許される０判定ブロック１００において該ソフトウェアサブ ルーチンは、Ｎ両速度センサー８８を監視することにより、車両１２が移動して いるか否か判定する、若し１両１２が移動中であれば、ランプ８０．８２．８４ ．８６を全て消勢して。

主ソフトウェアルーチンに戻る。この状態は、車両１２が完全に停止するまで続 く。

その後１判定ブロック１０４において、該サブルーチンは少なくとも一杯のパケ ット積荷が車両１２上に置かれたか否か判定する。該サブルーチンは先に加えら れたパケット積荷を便って次のペイロードを予測するので、２杯目のパケット積 荷が加えられるまでは予測をすることは出来ない、その結果、該サブルーチンは 判定ブロック１０４において緑色ランプ８０．８２の状態をチェックして、少な くとも一杯のパケット積荷が受け取られたか否か判定する。緑色ランプ８０．８ ２は、ペイローに重量のＰｉ陽的変化の検出に応じて付勢される。従って、判定 ブロック１０６において、サブルーチンは重量の段階的変化の有無をチェックし １．一杯目のパケット積荷が無ければ緑色ランプ８０．８２を付勢せずに主ルー チンに戻る。ストラット１６Ｌ。

１６Ｒ，１８Ｌ、１８Ｒの各々の内圧を感知し、それぞれのストラット圧力に各 々間通する大きさを持った信号を送出し、方程式１．１に従ってストラット圧力 信号の各々の大きさに応じて作業車両ペイロードを計算することにより、主ルー チン内で現在の車両ペイロードを定期的に計算する。従って、主ルーチンは、計 算されたペイロードに予定の最小変化が検出された時、ソフトウェアフラグをセ ットする。好ましい実施例においては、１８０トンの定格容量を有するトラック において該装置が動いている場合、予定の最小変化は６トンに選択される９重量 の段階的変化がブロック１０６で検出された後、ブロック１０８に移行して、緑 色ランプ８０．８４が付勢されて、これにより装置１０が適切に働いているとい う信号が積み込み設備のオペレーターに与えられる。

緑色ランプが付勢されると１判定ブロック１０４からブロック１１０に移行し、 作業車両１２に加えられた先の荷重増分ＰＬを計算する。先に計算された作業車 両ペイロードＰ１゜が現在の計算された作業１両ペイロードＰＬＴｈかも差し引 かれる、その差は必然的に、Ｉ＆後のパケット積荷により加えられたペイロード である。その後、サブルーチンは、同一のパケット積荷が加えられた後のペイロ ードＰＬＰを予測する。ブロック１１２において１作業車両１２に加えられた先 の荷重増分ＰＬについて計算された値が現在の計算された作業車両ペイロードＰ 　Ｌｌｌに加えられて、予測される次のペイロードＰＬＰに到達する。

作業車両１２の偶発的な積みすぎを防止する危険防止処置がブロック１１４に包 含されている。現在の計算された作業車両ペイロードＰＬＨが定格ペイロード容 量Ｐ４の予定の割合と比較され、若し計算された現在のペイロードＰいが定格ペ イロード容ｔｐ、ゎより大きければ、第３の信号が送出される。好ましい実施例 では、作業車両１２の最適荷重は最大値の９０％である。この荷重で、車両１２ は最モ効率良く働く、従って、装置１０は、この最適荷重に到達しようとする積 み込みオペレーターを助ける。しかし、該システムはあらゆる偶発事項を考慮す るものではないので、装ｆ！！１０が予測したより速く所望の荷重に到達する可 能性がある０例えば、車両１２の積み込み中、加えられる各パケット積荷の量は 予測可能の範囲内で変動する。先のパケット積荷を使って次のパケット積荷の量 を予測すると、先の積荷の量が少な過ぎるか又は次の積荷が多過ぎるという低予 測価が出る結果となり得る。従って、若し現在のペイロードＰ工が予想に反して 目標９０％を越えると、ブロック１１６に移行して、第３の信号の受信に応答し て第２インジケーターが連続的に付勢される。赤いインジケーターランプが連続 的に付勢されて、追加の積荷が不要であることを積み込みオペレーク−に示す。

逆に、現在のペイロードは普通は目標値を予想外に越えることはなく、ブロック １１４から判定ブロック１１８に移行する。予測されたペイロードＰＬＰは定格 ペイロード容ｊｌＰｔａの予定の割合と比較され、予測されたペイロードＰ１Ｐ が定格ペイロード容ａｐ、、の予定の割合より大きいか又は小さいかにより、第 １信号又は第２信号が送出される。ここでも、目標ペイロードは最大ペイロード の９０％であるので、予定の割合は９０％とされる。若し予測されたペイロード ＰＬＯが目標値を越えていなければ、ブロック１２０に移行して、第２インジケ ーターが付勢される。緑ランプが単に付勢状態に保たれて、装Ｗ１１０が働いて いて積荷を加えることが必要であることを積み込み才へレーク−に示す、ところ で、若し予測されたペイロードＰＬＯが目標値を越えたならば、ブロック１２２ に移行して［１インジケーターが付勢される。この状態を、ブロック１１６に示 されている状態から判別するために、第１信号が受信されると、第１インジケー ターは連続的にではなくて予定の周ＰＬ数で付勢される。閃光を発する赤ランプ は積荷がもう１杯だけ必要であることを積み込みオペレーターに示す０作業惠両 オペレーターも該指示から利益を得ることが出来る。それは、積み込み区域から 出て行（遺備を初めて１次の積荷を受け取った後、直ちにそこを去ることが出来 るからである。また、！み込み区域に入るべく待機している作！ｉｊ１両オペレ ーク−も該区域に入る換価を始めることが出来る。装置１０は、積み込み区域内 の交通の流れを統制して作業効率を高めるのに役立つ。

皇ｘ上の凹月ユ藍二 作３Ｅ！両１２の動作全体において、３ｉｉ！！１０は適切に作動し１作ｗｔ軍 両１２は積み込み区域内に停車していると仮定する。この時点ではどのインジケ ーターランプも付勢されない、ｆｉみ込みオペレーターは１杯目のパケット積荷 を加え、これにより、ペイロードを予測するソフトウェアが働き始める。また、 緑色インジケーターランプが付勢されて、遍切な作業であることを指示する。

積み込みオペレーターは、インジケーターランプを監視しながら作業車両１２に パケット積荷を加え続ける。パケット積荷が加えられる毎に、装置１０は、同一 のパケット積荷量が加えられるとの仮定に基づいてペイロードの大きさを予測す る、若しその予測されたペイロードが目標ペイロードを上回るならば、赤色イン ジケーターランプが閃光を発し、オペレーターは、もう一杯パケット積荷を加え れば積み込みプロセスが完了すると予想する。

その代わり、予想外に多量のパケット積荷が加えられ、目標ペイロードを上回る と、ｖｃ１ｌｏは赤色インジケーターランプを連続的に付勢し続ける。この時点 で、積み込みプロセスは完了し、オペレーク−はそれ以上は積み込みサイクルを 実行しない、這続赤ランプは、積み込みプロセスを完了させるために荷を追加す る必要が無いことを示す。

本発明の他の面、目的、及び利点は図面、明細普、並びに添付の請求の範囲の記 載内容から得ることが出来る。

特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １．特許出願の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０２６４８２、発明の名称　適応性 ペイロード監視装置３、特許出願人 名　称　キャタピラ−インコーホレーテッド４、代理人 ６、添付書類の目録 補正書の翻訳文　１　通 逼玉Ω堕月 １、（ｌＡｉＥ済み）　複数のストラット１６Ｌ、１６Ｒ１１８Ｌ、１Ｂにより 支持されるフレーム２２を有する種類の作業車両１２に積荷を迫力［すると該作 ＩＬｊ両１２の予定の定格へイロード容量の予定の割合を上回ることとなる時を 予測し指示する方法であって、 該ストラット１６Ｌ、１６Ｒ，１８Ｌ、１８Ｒの各々の内圧を５知し、それぞれ の久トラット圧力に間違する大きさを各々持つた信号を送出し、該ストラットＥ カ信号の各々の大きさに応じて現在の作業１両ペイロードを計算し。

該計算された現在の作業車両ペイロードの予定の大きさの初期増加を検出し、そ の後該車両１２に加えられた先の荷重増分を計算し。

その先の荷重増分値を現在のペイロード価に加えて１次の予測されるペイロード を算出し、 その予測されたペイロードを該定格ペイロード容量の予定の割合と比較し、その 予測されたペイロードが該定格ペイロード容量より大きければ第１の信号を送出 し、その予測されたペイロードが該定格ペイロード容量の予定の割合より小さけ れば第２の信号を送出し、 該第１及び第２の信号を受信したら、それぞれ、第１及び第２のインジケーター ８０．８４：８２．８６の一方を付勢する工程から成る、方法。

２、（削除） ３、〔削除） ４、（補正済み）　該作業Ｎ両に加えられた先の荷重増分を計算する工程は、直 前に計算された現在の作業車両ペイロードから先に計算された現在の作業車両ペ イロードを差し引くことを含む、請求の範囲第１項に記載の方法。

５、　該計算された現在の作業車両ペイロードと該定格ペイロード容量の予定の 割合とを比較し、その計算された現在の作業１両ペイロードが該定格ペイロード の予定の割合より大きければ第３の信号を送出し、該ｊｌｌ信号を受信したら該 ｍｌインジケーターを付勢する工程を含む、請求の範囲ｉ１項に記載の方法。

６、　該第４及び第２の信号をそれぞれ受信したら第１及び第２のインジケータ ー８０．８１８２．８６の一方を付勢する工程は、該第１信号を受信したら予定 の周波数で該富ｌインジケーターを付勢し、該＠３の信号を受信したら該Ｎ１イ ンジケーターを連続的に付勢することを含む、請求の範囲第５項に記載の方法。

国際調査報告 国際調査報告 ＩＩｓ　８７０２６４８ ＳＡ　２０５７７

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．予定の定格ペイロード容量を有する作業車両１２に積荷を追加すると該作業 車両１２の定格ペイロード容量の予定の割合を越えることとなる時を子側し指示 する方法であって、 現在の作業車両ペイロードを計算し。 先に該作業車両１２に加えられた荷重増分を計算し。 その先の荷重増分値を現在のペイロード値に加えて。予測される次のペイロード を算出し、 その予測されたペイロードを該定格ペイロード容量の予定の割合と比較し、その 予測されたペイロードが該定格ペイロード容量の予定の割合より大きければ第１ の信号を送出し、その予測されたべイロードが該定格ペイロード容量より小さけ れば第２の信号を送出し、 該第１及び第２の信号を受信したならば、それぞれ、第１及ひ第２のインジケー ター８０、８４：８２、８６の一方を付勢する工程から成る方法。
2. ２．該作業車両１２は、複数のストラット１６Ｌ、１６Ｒ、１８Ｌ、１８Ｒによ り支持されるフレーム２２を含んでおり、現在の作業車両ペイロードを計算する 工程は、各ストラット１６Ｌ、１６Ｒ、１８Ｌ、１８Ｒの内圧を感知し、それぞ れのストラット圧力に関連する大きさを各々持った信号を送出し、該ストラット 圧力信号の各々の大きさに応じて該作業車両ペイロードを計算することを含む、 請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．現在の作業車両ペイロードを計算する工程に続く工程は、該計算された現在 の作業車両ペイロードに予定の大きさの初期増加が検出されたことに応じて実行 される、請求の範囲第２項に記載の方法。
4. ４．該作業車両に加えられた先の荷重増分を計算する工程は、直前に計算された 現在の作業車両ペイロードから先に計算された現在の作業車両ペイロードを差し 引くことを含む、請求の範囲第２項に記載の方法。
5. ５．該計算された現在の作業車両ペイロードと該定格ペイロード容量の予定の割 合とを比較し、その計算された現在の作業車両ペイロードが該定格ペイロードの 予定の割合より大きければ第３の信号を送出し、該第１信号を受信したら該第１ インジケーターを付勢する工程を含む、請求の範囲第１項に記載の方法。
6. ６．該第１及ひ第２の信号をそれぞれ受信したら第１及び第２のインジケーター ８０、８４：８２、８６の一方を付勢する工程は、該第１信号を受信したら予定 の周波数で該第１インジケーター８０、８４を付勢し、該第３の信号を受信した ら該第１インジケーターを連続的に付勢することを含む、請求の範囲第５項に記 載の方法。