JPH0421079Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この考案は、積載部にかかる重量を測定するた
めに用いる荷重測定用歪センサに関する。

【従来の技術】

ダンプトラツク等の荷役積載部を有する車輌に
おいて、その積載重量を正確に把握することは運
搬管理等の点で極めて重要なフアクタである。 そこで、本考案者らは、荷役積載部とそれを支
持するフレームとの間に生じる歪量が積荷重量と
一定の関係にあり、この歪量から積荷重量を算出
することができることを知り、特願昭59−203621
号において荷役積載部を有する車輌の積荷重量計
測装置を提案した。 そして、このような、積載部とこれを支持する
物との間に生ずる歪量を検出する手段としてこの
考案を完成するに至つた。

【考案が解決しようとする問題点】

この考案は、積載部にかかる荷重（重量）を、
歪量として検出する信頼性の高い荷重測定用歪セ
ンサを提供することを主たる課題とする。

【問題点を解決するための手段】

この考案は上記課題を達成するため、 (a) 荷重に対して復帰可能な可撓性を有する基部
を設け、 (b) 該基部の中途部にその上面より隆起する天頂
面と該天頂面の垂下位置で基部底面より上方へ
窪む内底面とからなる感圧部を形成し、 (c) 該感圧部内に中空部を設け、 (d) 該中空部内に拘束されて復帰可能な可撓性を
有する波状プレートを上下方向及び左右方向に
衝合して嵌込み、 (e) 該波状プレートの山部と谷部に感圧素子を固
設してなる、 という技術手段を講じている。

【作用】

積載部に係る全荷重は、基部より上方に浮き上
がつた感圧部にかかる。 感圧部では、両側が基部に支承された状態で上
弦状に撓む。 この撓みに比例して中空部も上下方向の長さが
縮まり且つ左右方向の長さが伸びる方向に変形す
る。 この中空部内で上下左右に衝合して嵌込まれた
波状プレートも同様に変形するが、その変形率は
波状プレートの山部及び谷部で増幅される。 これにより、上記波状プレートの山部及び谷部
に固着された感圧素子は伸長して、その伸長量に
対応する検知信号を発し、この検知信号を基に歪
量が計測される。

【実施例】

以下に、この考案の荷重測定用歪センサの好適
実施例を第１図乃至第４図に示し、この荷重測定
用歪センサを用いてダンプトラツクの積荷重量を
計測するシステムについて第７図を参照して説明
する。 この積荷重量計測システムは、荷重測定用歪セ
ンサＳ１と、歪量を重量に換算するマイクロコン
ピユータＣとからなつている。 即ち、第１図に示す荷重測定用歪センサＳ１
は、メインフレーム２上にベツセル３が支持され
ている場合に、そのメインフレーム２とベツセル
３間に設けられて積荷状態のベツセル３の全負荷
を歪量として検出するために設けられる。 本実施例の場合、第３図で示す如くこの荷重測
定用歪センサＳ１は、ダンプトラツクのメインフ
レーム２上に設けられており、ベツセル載置時の
衝撃を緩和する弾性素材からなる緩衝防護マツト
の代わりに、メインフレーム２上に固着される。 そして、この荷重測定用歪センサＳ１はセンサ
本体を保護すると共に上記緩衝防護マツトの機能
も兼ねるべく上面に弾性マツト３４を固着してい
る。 この荷重測定用歪センサＳ１の設置位置は特に
限定されるものではないが、ベツセル３とメイン
フレーム２とが隙間なく衝合する部分であればよ
く本実施例の場合はメインフレーム上である（第
３図参照）が、ベツセルの底面側でメインフレー
ムと衝合する部分に設けるものであつてもよい。 尚この場合、稼動中はベツセル３が加熱されて
いることから、ベツセル底部側に歪量検出手段Ｓ
１を取付ける場合は耐熱性があり熱伝動率の低い
素材をベツセル底部と荷重測定用歪センサＳ１と
の間に介設する等の構成が必要となる。 この荷重測定用歪センサＳ１の構成は、第１図
で示す如く、歪みに対して復帰力を持つ金属材か
らなる略直方体状の基部３０からなつている。 この基部３０には中途部で左右の対向位置に感
圧部３１，３１が設けられている。 この感圧部３１は、上方が基部３０の上面より
隆起する扁平状の天頂面３１ａと、その天頂面３
１ａの垂下位置で、下方が基部３０の下面より上
方位置で窪んだ扁平状の内底面３１ｂとを有して
いる。 内底面３１ｂは天頂面より左右に幅広に形成し
ておけば感圧部３１が撓みやすく好ましい。 また、この感圧部３１の内部中央には中空部３
５が形成されている。 この中空部３５は、直方体状の空隙からなり、
波状プレート３２が中空部３５の周壁面により拘
束された状態で嵌込まれている。 ここで中空部３５の形状は、上記実施例に限定
されることなく、波状プレート３２が感圧部３１
の変形に比例して変形しうる形状であればよく、
また波状プレート３２を該中空部３５内に拘束す
る手段は特に限定されず、中空部３５内に公知の
拘束部材を設けたものであつてもよい。 該波状プレート３２は、弾性又は復帰可能な可
撓性を有する素材からなつている。 この波状プレート３２は、本実施例の場合、２
つの山部３２Ａ，３２Ａと１つの谷部３２Ｂとを
有しており、この山部３２Ａと谷部３２Ｂとに一
対の感圧素子３３，３３が固着されている。 ここで感圧素子３３は、圧力がかかつた場合に
該圧力に比例して物理的に変化し、その変化の度
合を検知信号として出力する構成であれば、如何
なる構成であつてもよい。 本実施例では、感圧素子３３は、圧力がかかる
と伸長し、通過電流がそれに比例して変化する通
常構成のストロンゲージを用いている。 尚３７は検知信号出力用の信号線である。 そして、感圧素子３３は、各山部３２Ａ及び谷
部３２Ｂにおいて、それぞれ90°に変位させて配
設されている。 これにより、歪量を直交する２方向（４方向）
に分けて測定することができるので、平面的な歪
み量を一層正確に測定することができる。 この配設位置は等間隔の角度であれば90°に限
定されず、３つ以上複数設けてもよい。 この荷重測定用歪センサＳ１は、中央にセンサ
嵌入孔２１を有する金属枠材２０に感圧部３１上
部を突出した状態で嵌込んでメインフレーム２上
に載置され金属枠材に形成されたブラケツト片２
２をメインフレーム２にボルト締めＶすることに
より固定されている。 このように取付けられた荷重測定用歪センサＳ
１は、第７図で示す如く増幅回路６および、加算
回路７（本実施例の如く荷重測定用歪センサＳ１
が複数個設けられている場合）に接続されてお
り、複数（本実施例では４つ）の荷重測定用歪セ
ンサＳ１より出力された検出信号は増幅され加算
されて全体の歪量が測定される。 この荷重測定用歪センサＳ１にかかる荷重（合
荷重）は、次の式であらわすことができる。 Ｗ＝W₁＋W₂＝R₁＋R₂＋R₃ ＝γ×Ｚ×Ｅ×［｛ε₂−α（ε₁−ε₃）｝ ＋｛ε₅−β（ε₄−ε₆）｝］ ここで、 ε₁〜ε₆……各ストロンゲージ３３にかかる歪量 Ｅ ……センサ基材の材料縦弾性係数 Ｚ ……センサ基材の材料断面係数 R₁〜R₃……反力 W₁〜W₂……負荷 α，β……歪補正係数（試験により求められる） γ ……荷重係数（試験により求められる） そして、本実施例で荷重測定用歪センサＳ１は、 ［｛ε₂−α（ε₁〜ε₃）｝ ＋｛ε₅−β（ε₄〜ε₆）｝］ の計算値データを積荷重量演算手段１０に出力す
る。 この積荷重量演算手段１０では、上記入力デー
タが後述の１−１式のｙとなる。 またこの１−１式中のγ₁に上記γ×Ｚ×Ｅが置
換される。 ここで、取付けられる荷重測定用歪センサＳ１
の個数はその歪量検出手段の容量と最大積荷重量
とに対応するもので特に限定されない。 この測定された全体の歪量データは積荷重量を
演算するマイクロコンピユータＣに入力される。 このマイクロコンピユータはＩ／Ｏポート、
RAM，ROM，CPUとからなる通常構成であり、
入力された検出信号から歪量を測定しそれからベ
ツセル３の自重による歪量を減算した後に重量値
に換算する。 即ち歪量と重量との関係について第４図の原理
図を基に説明すると、検出された歪量ｙと積荷重
量ｘとの関係は一次関数として表わすことができ
る。 即ち、ｙ＝γ₁ｘ＋γ₂ ……１−１式 ここでγ₂はベツセルが空の場合（ベツセルの自
重）により生ずる歪量、γ₁は歪係数であり予め実
測により測定される。 上記１−１式より積荷重量ｘは、 ｘ＝（ｙ−γ₂）／γ₁ ……１−２式 により算出される。 なお、γ₂は、予め測定しておき空車（空荷）時
零点設定（換言すればγ₂を基点０に設定）してお
けば荷役積載部に積込まれた積荷分の縮み量が測
定されるので、縮み量を検出する度毎にγ₂を減算
処理する必要がなく好ましい。 これにより得られる重量値は車輌が完全に静止
している場合を前提とするものであるが、ダンプ
トラツクの場合、走行を停止してからも暫くは連
続する上下動が生じており、第５図で示す如く、
歪量もこれに対応して波形に測定される。 そこで単位時間毎に検出される検出信号をΔt
時間サンプリングし複数点αの変動する歪量デー
タβを取込み、これを補間処理することにより正
確な数値を測定することができる。 即ち、α点の歪量データβを補間した後の歪量
ｙは、 ｙ＝ 〓 〓β／α ……２−１式 で算出でき、従つて積荷重量ｘは、 ｘ−｛（ 〓 〓β／α）−γ₂｝／γ₁ ……２−２式 で算出することができる。 このような積荷重量の計測開始条件は ベツセルが完全にメインフレームにより支持
されていること、および 車輌が静止または停止していること であり、この測定条件はオペレータが判断して計
測開始のスイツチをONしてもよいが、上記条件
をセンサを用いて自動的に判定させてもよい。 前記の条件を判定するベツセル状態検出手段
Ｓ２として、例えばベツセルとメインフレームと
が当接した場合にON信号を手段する接触スイツ
チやホイストシリンダに設けてシリンダの伸縮を
検出する近傍スイツチその他がある。 そして判定方法としては、(イ)ベツセルがメイン
フレーム上に支持された時点で積荷重量演算を開
始する方法と、(ロ)ベツセルがメインフレームから
ダンプ位置に移つた時に所定時間遡つて（ベツセ
ルがダンプする前はメインフレームに支持されて
いたと推定して）過去の検出信号を基に積荷重量
演算を開始する方法がある。 次に前記の条件を判定する停止状態検出手段
Ｓ３としては、例えば速度センサにより車速＝０
のときON信号を出力するもの或いは車輌に揺動
がない場合にON信号を発するセンサその他があ
る。 これらセンサの種類・構成については本発明に
おいて特に限定されるものではなく要するに上記
，の条件を各別に或いは同時に測定すること
ができるものであればよい。 そして、前記ベツセル状態検出手段Ｓ２および
停止状態検出手段Ｓ３はそれぞれ前記マイクロコ
ンピユータＣに接続されており、この検出信号は
入力ポートからアンド回路を通り積荷重量演算開
始信号として演算部へ入力される。 このようにして、荷役積載部の積荷重量を車載
された荷重測定用歪センサＳ１を用いて正確に測
定することができる。 この考案の荷重測定用歪センサは、上記実施例
の如く、車載されて積載部の荷重を測定する場合
に使用するされるばかりでなく、積載部とそれを
支持する物とが別体構成の場合に、該支持物の取
付け、或いは積載部に取付けておき、荷重を測定
するものであつてもよく、その他単なる重量測定
計のセンサとして使用しうること勿論である。

【考案の効果】

以上述べた如く、この考案は載置部等にかかる
付加を感圧部で受けて、それを波状プレートで増
幅して歪量を測定することができるので、歪量か
ら正確に重量を計測しうると共に、ダンプトラツ
クのフレーム等に固定して車載可能なセンサとし
ても使用しうる。 また、荷重測定用歪センサは弾性防護マツトの
代わりにその機能を兼ねて取付けることができる
ので、場所をとらず、又既存の車輌に枠材を用い
る等して簡単に取付け可能であるため、車輌製作
時に特別仕様を施す必要がなく好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の好適実施例に係わる概略断
面図、第２図は概念説明図、第３図はダンプトラ
ツクのメインフレームに取付ける場合の一例を示
す説明図、第４図はメインフレームに荷重測定用
歪センサを取付ける場合の平面図、第５図は歪量
と積荷重量値の相関関数を示すグラフ、第６図は
検出された歪量を示すグラフ、第７図は積荷重量
計測システムを示す機能ブロツク図である。 Ｓ１……荷重測定用歪センサ、３０……基部、
３１……感圧部、３１ａ……天頂面、３１ｂ……
内底面、３２……波状プレート、３２Ａ……山
部、３２Ｂ……谷部、３３……感圧素子、３５…
…中空部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 荷重に対して復帰可能な可撓性を有する基部
   と、 該基部の中途部で上面より隆起する天頂面と
   該天頂面の垂下位置で基部底面より上方へ窪む
   内底面とからなる感圧部と、 該感圧部内に形成された中空部と、 該中空部内に拘束されて復帰可能な可撓性を
   有する波状プレートと、 該波状プレートの山部と谷部に固設された感
   圧素子とからなることを特徴とした荷重測定用
   歪センサ。 (2) 波状プレートの山部と谷部に設けられた感圧
   素子のそれぞれが、一対の直交して配列された
   感圧素子からなることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の荷重測定用歪セン
   サ。 (3) 上面に弾性マツトを固設していることを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の荷
   重測定用歪センサ。