JPH0713576B2 - フロントローダによる質量測定法 - Google Patents
フロントローダによる質量測定法Info
- Publication number
- JPH0713576B2 JPH0713576B2 JP2201975A JP20197590A JPH0713576B2 JP H0713576 B2 JPH0713576 B2 JP H0713576B2 JP 2201975 A JP2201975 A JP 2201975A JP 20197590 A JP20197590 A JP 20197590A JP H0713576 B2 JPH0713576 B2 JP H0713576B2
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- Japan
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- fork
- arm
- hydraulic
- front loader
- hydraulic cylinder
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乾草ら堆肥の農業生産物や、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，トラクタ装着式のフロ
ントローダによる質量測定法に関する。
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，トラクタ装着式のフロ
ントローダによる質量測定法に関する。
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
に把握することが、農業経営管理上極めて重要になつて
いる。
質の生産量や、生産した堆肥等の田畑への投入量を正確
に把握することが、農業経営管理上極めて重要になつて
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つ
た。
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つ
た。
しかしながら、上述した従来の測定法において、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。
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て、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。
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て、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。
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ォーク付きフロン
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
ンダの油圧力と、フォーク部の姿勢を制御する姿勢制御
用シリンダの油圧力を検出して、これらによりフォーク
に積載された物質の重量を計測する方法において、 上記フロントローダは、アーム部の昇降制御のみを分担
する昇降用油圧シリンダと、アーム部上でアーム部の昇
降と連動してフォーク部がチルト動作を起こさないよう
に設けられた姿勢制御用シリンダにあつて、フォーク部
に物質を積載したとき、フォーク部を水平に制御した状
態で、フロントローダのアーム部を所定の角度まで昇降
させておき、そのときにその質量により両油圧シリンダ
かかるそれぞれのピストンロッド側とシリンダ室側の油
圧力を検出し、これらの油圧力からフォーク部油圧シリ
ンダにかかるFAとアーム部油圧シリンダにかかる力FBを
求め、アーム部油圧シリンダ鉛直方向となす昇降角度
（アーム角度）の関数であるＦ（θｉ）,G（θｉ）,H
（θｉ）を用いて、 式:Wi＝Ｆ（θｉ）,FA−Ｇ（θｉ）FB−Ｈ（θｉ） により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。
または後部に昇降可能に装着されたフォーク付きフロン
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
ンダの油圧力と、フォーク部の姿勢を制御する姿勢制御
用シリンダの油圧力を検出して、これらによりフォーク
に積載された物質の重量を計測する方法において、 上記フロントローダは、アーム部の昇降制御のみを分担
する昇降用油圧シリンダと、アーム部上でアーム部の昇
降と連動してフォーク部がチルト動作を起こさないよう
に設けられた姿勢制御用シリンダにあつて、フォーク部
に物質を積載したとき、フォーク部を水平に制御した状
態で、フロントローダのアーム部を所定の角度まで昇降
させておき、そのときにその質量により両油圧シリンダ
かかるそれぞれのピストンロッド側とシリンダ室側の油
圧力を検出し、これらの油圧力からフォーク部油圧シリ
ンダにかかるFAとアーム部油圧シリンダにかかる力FBを
求め、アーム部油圧シリンダ鉛直方向となす昇降角度
（アーム角度）の関数であるＦ（θｉ）,G（θｉ）,H
（θｉ）を用いて、 式:Wi＝Ｆ（θｉ）,FA−Ｇ（θｉ）FB−Ｈ（θｉ） により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。
上記の測定法によって、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
秤量式を用いて、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行える。
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
秤量式を用いて、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行える。
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。
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、図において、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。
ロントローダの側面図であり、図において、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。
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10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6
b,7bとに交互に圧送される。
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10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6
b,7bとに交互に圧送される。
そして、上記両油圧シリンダA6,B7に作用する力FAkgf,F
Bkgf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。
Bkgf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（P1S1−P2S2） ・・・・・・・（１） FB＝２（Ｐ′1S′１−Ｐ′2S′２） ・・・（２） ここで、 P1,P′１＝シリンダ側からピストン面に作用する圧力:k
gf/cm2 P2,P′２＝ピストンロッド側からピストン面に作用する
圧力:kgf/cm2 S1,S′１＝シリンダ側有効ピストン断面積:cm2 S2,S′２＝ピストンロッド側有効ピストン断面積:cm2 である。
gf/cm2 P2,P′２＝ピストンロッド側からピストン面に作用する
圧力:kgf/cm2 S1,S′１＝シリンダ側有効ピストン断面積:cm2 S2,S′２＝ピストンロッド側有効ピストン断面積:cm2 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
kgf,FBkgfは、それぞれの油圧配管におけるシリンダ室6
a,7a側とロッド室6b,7b側の圧力をトランスデューサ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。
kgf,FBkgfは、それぞれの油圧配管におけるシリンダ室6
a,7a側とロッド室6b,7b側の圧力をトランスデューサ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て、フォー
ク部４のLX位置に荷重Wikg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、
一旦停止させた時の油圧シリンダA6のアーム角度θｉに
おいて、フォーク部４とアーム部２それぞれについて荷
重Wiと両油圧シリンダA6,B7にかかる力FA,FBのモーメン
トの釣合い式を、アーム部２およびフォーク部４の質量
を考慮しないで求めて整理すると、次式（３）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を求めて簡単に求め
ることができる。
ク部４のLX位置に荷重Wikg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、
一旦停止させた時の油圧シリンダA6のアーム角度θｉに
おいて、フォーク部４とアーム部２それぞれについて荷
重Wiと両油圧シリンダA6,B7にかかる力FA,FBのモーメン
トの釣合い式を、アーム部２およびフォーク部４の質量
を考慮しないで求めて整理すると、次式（３）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を求めて簡単に求め
ることができる。
Wi＝αFA−βFB ・・・・・・（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、角度θｉが決まればフロントローダの
寸法，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。従つて、α，βはθｉの関
数としてそれぞれ次の式（４），（５）で示される。
これらの定数は、角度θｉが決まればフロントローダの
寸法，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。従つて、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に示すようになつた。
果は、表１に示すようになつた。
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。
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、アーム角度θｉの変化によつてアーム部２等の重
心位置が変わるため、Ｗもθｉの関数として（７）式で
示される。
心位置が変わるため、Ｗもθｉの関数として（７）式で
示される。
Ｗ＝Ｈ（θｉ） ・・・・・・・・・（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に置換えることに
よつて求めることができる。
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に置換えることに
よつ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論理式
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。
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,FB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。
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,FB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。
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θｉによる関数とし
て、（８）式で示す。
て、（８）式で示す。
Wi＝Ｆ（θｉ）FA−Ｇ（θｉ）FB−Ｈ（θｉ）・・・・
・（８） この（８）式において、質量の異なる既知のウエイトを
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、キャリブレーション法によるフロ
ントローダの固有値としてＦ（θｉ）,G（θｉ）,H（θ
ｉ）を容易に求めることができる。
・（８） この（８）式において、質量の異なる既知のウエイトを
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、キャリブレーション法によるフロ
ントローダの固有値としてＦ（θｉ）,G（θｉ）,H（θ
ｉ）を容易に求めることができる。
例えば、既知のウエイト210kgと406kgの２水準，フォー
ク部４への荷重重心位置を0cm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。
ク部４への荷重重心位置を0cm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のウエイトをフォ
ーク部４に実際に積層し、両油圧シリンダA6,B7の油圧
計測から（８）式で求めたウエイトとの誤差率を求める
と、アーム角度θｉが30,39,48度のいずれの場合も１％
内外で、高い精度で秤量し得ることが実証された。
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のウエイトをフォ
ーク部４に実際に積層し、両油圧シリンダA6,B7の油圧
計測から（８）式で求めたウエイトとの誤差率を求める
と、アーム角度θｉが30,39,48度のいずれの場合も１％
内外で、高い精度で秤量し得ることが実証された。
なお、一歩進めて両油圧シリンダA6,B7の油圧検出にト
ランスデューサ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ができる。
ランスデューサ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ができる。
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。
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。
．フォーク部を水平に制御した状態で、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
あつても、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。
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
あつても、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。
．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。
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。
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
スデューサ、17……静歪み計。
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
スデューサ、17……静歪み計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小寺 栄 北海道札幌市豊平区羊ケ丘１番地 北海道 農業試験場内 (56)参考文献 特開 昭59−107217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−84119（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】トラクタの前部または後部に昇降可能に装
着されたフォーク付きフロントローダで、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の油圧力と、フォーク
部の姿勢を制御する姿勢制御用シリンダの油圧力を検出
して、これらによりフォークに積載された物質の重量を
計測する方法において、 上記フロントローダは、アーム部の昇降制御のみを分担
する昇降用油圧シリンダと、アーム部上でアーム部の昇
降と連動してフォーク部がチルト動作を起こさないよう
に設けられた姿勢制御用シリンダにあって、フォーク部
に物質を積載したとき、フォーク部を水平に制御した状
態で、フロントローダのアーム部を所定の角度まで昇降
させておき、そのときにその質量により両油圧シリンダ
かかるそれぞれのピストンロッド側とシリンダ室側の油
圧力を検出し、これらの油圧力からフォーク部油圧シリ
ンダにかかる力FAとアーム部油圧シリンダにかかる力FB
を求め、アーム部油圧シリンダが鉛直方向となす昇降角
度（アーム角度）の関数であるＦ（θｉ）,G（θｉ）,H
（θｉ）を用いて、 式:Wi＝Ｆ（θｉ）FA−Ｇ（θｉ）FB−Ｈ（θｉ） により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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2201975A JPH0713576B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | フロントローダによる質量測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2201975A JPH0713576B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | フロントローダによる質量測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486528A JPH0486528A (ja) | 1992-03-19 |
| JPH0713576B2 true JPH0713576B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=16449865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2201975A Expired - Lifetime JPH0713576B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | フロントローダによる質量測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713576B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5509293A (en) * | 1994-12-20 | 1996-04-23 | Caterpillar Inc. | Dynamic payload monitor |
| JP2012220216A (ja) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | ホイルローダの載荷荷重計測方法と計測装置 |
| JP6215064B2 (ja) * | 2014-01-16 | 2017-10-18 | 株式会社タカキタ | 重量測定機能付きラップマシーン |
| CN121202056B (zh) * | 2025-12-01 | 2026-02-24 | 临工重机股份有限公司 | 伸缩臂结构的载重监测方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984119A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-05-15 | Caterpillar Mitsubishi Ltd | 重心補正機能を有する積荷重量計測装置 |
| JPS59107217A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Caterpillar Mitsubishi Ltd | 無線信号搬送式積荷重量監視装置 |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP2201975A patent/JPH0713576B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0486528A (ja) | 1992-03-19 |
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