JPH0486528A

JPH0486528A - フロントローダによる質量測定法

Info

Publication number: JPH0486528A
Application number: JP20197590A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Otani; 隆二大谷; Kenzo Suzawa; 諏澤　健三; Katsuhiko Tamaki; 玉城　勝彦; Sakae Kodera; 小寺　栄
Original assignee: HOKKAIDO NOGYO SHIKENJO
Current assignee: HOKKAIDO NOGYO SHIKENJO
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPH0713576B2

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、乾草や堆肥の農業性差産物や、土砂等の農業
生産にかかわる多くの資材の質量を、運搬や積載する過
程で迅速に測定できるようにした。

トラクタ２６式のフロントローダによる質量測定法に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、農業生産物である牧草あるいは堆肥等の粗大物
質の生産量や、生産した堆肥等の田畑への投入量を正確
に把握することか、１ｌｌｆ経営管理上極めて重要にな
っている。

そこで従来は、乾草や堆肥等の粗大物質の生産量、ある
いは生産した堆肥等の田畑への投入量を把握するために
、トラックスケールやロードメータなどにより秤量する
か、あるいは経験と勘に頼っている場合が殆どであった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の測定法においで、トラッ
クスケールやロードメータを各農家が設置している事例
は少なく、現状では経験や勘による測定のために正確な
生産量や投入量を把握することが困難であると共に、生
産物を取扱う現場での連続する作業ではその都度測定す
ることが困難であることから、現場的にはより科学的で
迅速に粗大物質等の質量を測定するための技術開発が要
望されている。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、主として
農業分野のトラクタ装着式フロントローダで取扱われる
乾草や堆肥等の農業生産物、資材等の質量をフロントロ
ーダでハンドリングする過程においで、これらの粗大物
質の質量を容易に測定できるようにしたトラクタ装着式
のフロントローダによる質量測定法を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は、トラクタの前部
または後部に昇降可能に装着されたフロントローダで、
トラクタに装備している油圧装置を利用して上記フロン
トローダの昇降を制御する昇降用油圧シリンダと、積載
部の姿勢を制御する姿勢制御用油圧シリンダとを有する
フロントローダにおいで、上記積載部に物質を積載した
とき、その質量により両油圧シリンダにかかる圧力を同
時に検出し、この圧力から積載物質の質量を測定するよ
うにしたことを特徴とするものである。

〔作　　　用〕

上記の測定法によっで、フロントローダアーム部の昇降
を制御する油圧シリンダと、フロントローダ先端アタッ
チメントの積載部（フォーク部）の方向を制御する油圧
シリンダとの２組の油圧シリンダを有し、上記フロント
ローダの積載部に物質を積載したとき、両油圧シリンダ
にかかる圧力とフロントローダアーム部の昇降角度を検
出し、これらと積載物の重心位置の変化に影響されない
秤量式を用いで、容易に物質の質量を測定することが可
能であり、現場的で迅速な測定ができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明による実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に適用されるトラクタ前部に装着したフ
ロントローダの側面図であり、図においで、符号１はト
ラクタ本体、２は一端がトラクタ本体１の支点３を介し
て回動自在に支持されたアーム部、４はアーム部２の先
端に平行リンク機構５を介して装着されたフォーク部、
６はアーム部２を昇降させる油圧シリンダＡ、７は一端
がアーム部２の所定位置に支点８を介して回動自在に支
持され、他端が平行リンク機構５の所定位置に枢支され
た油圧シリンダＢをそれぞれ示している。

上記油圧シリンダＡ６および油圧シリンダＢ７はいずれ
も往復動型であり、それぞれ２本並列に配置されている
。

また、上記油圧シリンダＡ６および油圧シリンダＢ７の
油圧回路は、それぞれ第２図に示すように構成されてお
り、油圧ポンプ９からの作動油圧が手動操作弁ｌＯを介
して両油圧シリンダＡ６およびＢ７のシリンダ室６ａ、
　７ａとロッド室６ｂ、　７ｂとに交互に圧送される。

そしで、上記両油圧シリンダＡ６．Ｂ７に作用する力Ｆ
Ａ　ｋｇｆ　、　ＦＢ　ｋｇｒが定位置になるように制
御したときは、次の（１）　、　（２）に示す理論式が
成立する。

ＦＡ−２（ＰＩ　Ｓｌ　−Ｐ２　Ｓ２　）　・−・（１
）ＦＢ　−２（Ｐ”１Ｓ’Ｉ　　Ｐ”２８′２　）　・
・・（２）ここで、Ｐｌ、　ｐ′１−シリンダ側からピストン面に作用する
圧カニｋｇｒ／ｃｄｐ２．ｐ′２−ピストンロッド側からピストン面に作用
する圧カニｋｇｒ／ｃｄｓｌ　、　ｓ’１　−シリンダ側有効ピストン断面積ニ
ｓ２．ｓ’２−ピストンロッド側有効ピストン断面積：
ｃ− である。

このことから、両油圧シリンダＡ６およびＢ７にかかる
力ＦＡ　ｋｇｒ　、　　ＦＢ　ｋｇｒは、それぞれの油
圧配管におけるシリンダ室６ａ、　７ａ側とロッド室６
ｂ。

７ｂ側の圧力をトランスデユーサ１５．１６、静歪み計
１７で測定することにより、（１）および（２）式によ
り容易に求めることができる。

このように構成されたフロントローダにおいで、フォー
ク部４のＬｘ位置に荷重Ｗ　ｉ　ｋｇを積載し、アーム
部２の昇降時に油圧シリンダＢ７を制御し、フォーク部
４を常に水平に保持する。このような状態でアーム部２
を昇降させ、−旦停止させた時の油圧シリンダＡ６のア
ーム角度θｌにおいで、支点３を中心に荷重Ｗｉと両油
圧シリンダＡ６゜Ｂ７にかかる力ＦＡ、Ｆ８についで、
アーム部２およびフォーク部４の質量を考慮しないでモ
ーメントの釣合い式を求めて整理すると、次（３）式に
示すように、フォーク部４への積載荷重位置にかかわら
ず、力ＦＡ、ＦＢを測定するだけで積載荷重Ｗｉを極め
て簡単に求めることができる。

Ｗ　　ｉ　　−ａ　　Ｆ　　Ａ　　−β　Ｆ　８　　・
　・　舎　争　φ　・　（３）この式で、α、βはアー
ム角度θｉの時の定数である。これらの定数は、アーム
角度θｉの時に支点から各部の作用点までの距離比を示
すものであり、θ１が決まればフロントローダの寸法１
位置関係を示す仕様から既知のものとして計算より求め
ることが可能である。従っで、α、βはθｉの関数とし
てそれぞれ次の式（４）、（５）で示される。

α−Ｆ（θｉ）・・・・・・・・・（４）β−Ｇ（θｉ
）・・・・・・・・・（５）ここで、アーム角度θｉを
３０．３９．４８度とした時の計算結果は、表１に示す
ようになった。

また、式（３）はアーム部２等の質量を無視した式であ
るが、実際にはフォーク部４に荷重が積載されなくても
、油圧シリンダＡ６およびＢ７に力が作用しているので
、フォーク部４への積載荷重はこの初期荷重Ｗｋｇを差
し引いた式（６）として示される。

Ｗｉ−αＦＡ−βＦＢ−Ｗ・・・・（６）なお、Ｗは（
３）式からも明らかなように、θｉの関数として（７）
式で示される。

Ｗ−Ｈ（θｌ）・・・・・・・・・（７）Ｗは計算によ
り求めた式（４）、（５）のα、βと、フォーク部４の
無荷重でアーム角度θｉとし、このときそれぞれの油圧
シリンダＡ６．Ｂ７にかかる油圧計測によりＦＡ、ＦＢ
を求め、式（３）に代入してＷｉをＷに置き換えること
によって求めることができる。

以上説明したように、フロントローダによる秤量理論式
によると、アーム角度θｉを一定とすれば、計算により
α、βが求められる。また、Ｗはフォーク部４の無荷重
でアーム角度θｉの時、それぞれの油圧シリンダＡ６．
Ｂ７にかかる圧力を計測して決定することができる。

このように各係数を決定しておけば、フォーク部４に荷
物を積載してアーム角度θｉの時に、それぞれの油圧シ
リンダＡ６．Ｂ７の油圧を計測してＦＡ、ＦＲを求めれ
ば、（６）式により積載した荷物の質量を容易に秤量す
ることができる。

しかし、フロントローダには形式や大きさが種々あるた
めに、形式や大きさ毎に計算により（６）式の各係数を
求めるのは実用的でなく、また、高い秤量精度を確保す
ることが困難であることから、キャリブレーション法に
よるのが望ましい。

すなわち、（６）式をアーム角度θｌによる関数としで
、（８）式で示す。

Ｗｉ−Ｆ（θｉ）　ＦＡ　−Ｇ　（θ１）Ｆ８Ｈ（θｌ
）・・・・・・・（８）上記（８）式においで、質量の異なる既知のウェイトを
２個以上準備し、それぞれをフォーク部４に積載し、ア
ーム角度θｉを一定とした時の油圧シリンダＡ６．Ｂ７
の油圧を計測して力ＦＡ、ＦＢを求め、これを（８）式
に代入して重回帰分析すれば、ギヤリプレージョン法に
よるフロントローダの固有値としてＦ（θｉ）、Ｇ（θ
ｉ）、Ｈ（θｉ）を容易に求めることができる。

例えば、既知のウェイト２１０ｋｇと４０６ｋｇの２水
準、フォーク部４への荷重中心位置をＯｃｍと８０ｃｍ
の２水準、また、アーム角度θｉを一定としてアーム部
２を上方に上げて停止する場合と。

上方から下方に下げて停止する場合の２水準の合計８点
での組合せで、アーム角度θｉがそれぞれ３０．３９．
４８度の時のキャリブレーション法による結果の例を表
２に示す。いずれも偏相関係数は１．０に近く、この方
法によれば、フォーク部４に積載した物質の質量を高い
精度で秤量し得ることを示している。また、３２０ｋｇ
のウェイトをフォーク部４に実際に積載し、両油圧シリ
ンダＡ６、Ｂ７の油圧計測から（８）式で求めたウェイ
トとの誤差率を求めると、アーム角度θｉが３０゜３９
．４８度のいずの場合も１％内外で、高い精度で１＃量
し得ることか実証された。

なお、−歩進めて両油圧シリンダＡ６．Ｂ７の油圧検出
にトランスデユーサ１５．１６を使用し、これとワンチ
ップマイクロコンピュータを接続し、（８）式とキャリ
ブレーション用ソフトを組むことにより、即座にフォー
ク部４の積載重量を表示することもてきる。また、アタ
ッチメントのフォーク部４に限らず、パケットを接続し
た場合でも同様な方法で積載物の質量を容易に秤量する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のフロントローダによる質
量測定法によれば、トラクタ装着式のフロントローダの
フォーク部とアーム部との油圧シリンダにかかる圧力と
、アーム角度を検出することにより積載荷重が測定でき
、次のような効果が得られる。

■９フォーク部とアーム部の２箇所で同時に力の検出を
行うので、フォーク部にかかる積載物の荷重重心位置が
いかなるところにあっても、その影響を無視することが
でき、特別な荷重修正を必要としない。

■、力の検出は油圧シリンダの圧力の測定で行っている
ので、先端アタッチメントをフォークからパケット等に
取り替えても、キャリブレーションさえすれば、容易に
積載物の質量を測定することができる。

■、牧草や堆肥等の中間生産物の質量管理が容易にでき
るようになり、農業経営の健全化と合理化に貢献させる
ことができる。

表に計算による理論値の例Ｈ（θＩ）は計算により求めた理論値Ｆ（θＩ）。

Ｇ（θｌ）を用い、フォーク無荷重時の実験データを代
入して求めた場合。

表２・キャリブレーション結果の例

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用されトラクタ前部に装着したフロ
ントローダの側面図、第２図は油圧シリンダの油圧回路
構成図である。１・・・トラクタ本体、２・・・アーム部、４・・・フ
ォーク部、６・・・油圧シリンダＡ、７・・・油圧シリ
ンダＢ、９・・・油圧ポンプ、１０・・・手動操作弁、
１５．１６・・・トランスデユーサ、１７・・・静歪み
計。

Claims

【特許請求の範囲】トラクタの前部または後部に昇降可能に装着されたフロ
ントローダで、トラクタに装備している油圧装置を利用
して上記フロントローダの昇降を制御する昇降用油圧シ
リンダと、積載部の姿勢を制御する姿勢制御用油圧シリ
ンダとを有するフロントローダにおいて、上記積載部に物質を積載したとき、その質量により両油
圧シリンダにかかる圧力を同時に検出し、この圧力から
積載物質の質量を測定するようにしたことを特徴とする
フロントローダによる質量測定法。