JP2000064360A - 油圧ショベルの荷重計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ショベルの荷重計測を誤りなく検出する
こと。 【解決手段】 運搬物を掬い旋回して他の場所に移送す
る油圧ショベルの荷重計測装置において、前記運搬物を
掬い上げてから運搬する旋回操作時のブームシリンダの
ボトム側の圧力とロッド側の圧力との差圧を測定する圧
力検出手段１２３，１２４と、前記旋回操作時間の積分
値が所定の値になった時または後のバケットダンプ操作
直前の前記差圧を記憶する差圧記憶手段１９と、前記記
憶されたバケットダンプ操作直前の前記差圧から前記運
搬物の荷重を算出する荷重計測手段と、を設けたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルなど
の建設機械の荷重計測装置、特に、揚土船上などに設置
され運搬されてきた土砂を掬ってホッパなどに移送する
油圧ショベルなどの建設機械の荷重計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は揚土船上で稼働する油圧ショベル
の作業形態の一例を示す図である。

【０００３】同図において、１１は油圧ショベル１のブ
ーム、１２はブームシリンダ、１３はバケットである。
図示するように、海上で作業する揚土船２は、少なくと
も１台の油圧ショベル１と、油圧ショベル１によって土
砂が投入されるホッパ４と、投入された土砂を圧送する
圧送ポンプ５とから構成される。揚土船２には土砂を運
んできたバージ船３が横付けされ、油圧ショベル１はバ
ージ船３から土砂を掬い上げ、旋回してホッパ４に投入
する。ホッパ４に所定量の土砂が投入されると、ホッパ
４中でセメントと混合され圧送ポンプ５によって埋め立
て予定地などに圧送される。この時、ホッパ４に投入さ
れるセメント量に対して適正な土砂量をホッパ４に投入
するために、土砂量を計測する必要がある。

【０００４】従来、油圧ショベルなどの建設機械が掬っ
た荷重を計測するために、オペレータが油圧ショベルの
フロント姿勢がある一定姿勢になったときにボタンを押
し、そのタイミングで荷重を計算していた。

【０００５】また、特開平６−１０３７８号公報には、
バケットダンプをする手前で荷重の計測を行う方法が開
示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の油圧ショベルのように、フロント姿勢がある一定姿勢
になったときにボタンを押してカウントするのではオペ
レータに負担がかかっていた。

【０００７】また、上記の特開平６−１０３７８号公報
に示されるものでは、単にバケットダンプをする手前で
荷重の計測を行うもので、掘削して放土する所定の作業
以外のときに発生するバケットダンプ操作を誤って検出
することがある。

【０００８】本発明の目的は、作業中にボタンを押すな
どのオペレータに負担をかけず、荷重を計測する地点を
自動的に判別するとともに、作業を誤りなく検出するこ
とのできる建設機械の荷重計測装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次のような手段を採用した。

【００１０】運搬物を掬い旋回して他の場所に移送する
油圧ショベルの荷重計測装置において、前記運搬物を掬
い上げてから運搬する旋回操作時のブームシリンダのボ
トム側の圧力とロッド側の圧力との差圧を測定する圧力
検出手段と、前記旋回操作時間の積分値が所定の値にな
った時または後のバケットダンプ操作直前の前記差圧を
記憶する差圧記憶手段と、前記記憶されたバケットダン
プ操作直前の前記差圧から前記運搬物の荷重を算出する
荷重計測手段とを設けたことを特徴とする。

【００１１】また、請求項１に記載の油圧ショベルの荷
重計測装置において、油圧ショベルのブーム角度を測定
する角度検出手段を設け、前記旋回操作時間の計測開始
時点は、前記測定されたブーム角度が所定値以上に達し
たときに開始することを特徴とする。

【００１２】また、請求項１ないしは請求項２のいずれ
か１つの請求項に記載の油圧ショベルの荷重計測装置に
おいて、前記旋回操作時間は、一方の旋回方向の旋回操
作時間から他方の旋回方向の旋回操作時間を減算して計
算されることを特徴とする。

【００１３】また、請求項１ないしは請求項３のいずれ
か１つの請求項に記載の油圧ショベルの荷重計測装置に
おいて、前記差圧記憶手段に記憶されるバケットダンプ
操作直前の差圧は、前記圧力検出手段においてバケット
ダンプ操作直前の所定期間において検出される前記差圧
の平均差圧であることを特徴とする。

【００１４】また、運搬物を掬い旋回して他の場所に移
送する油圧ショベルの荷重計測装置において、前記運搬
物を運搬する一方の旋回方向の旋回操作、バケットダン
プ操作および前記運搬物を運搬しない他方の旋回方向の
旋回操作の各操作順序を検出する操作順序検出手段と、
前記一方の旋回操作時における前記油圧ショベルのブー
ムシリンダのボトム側の圧力とロッド側の圧力との差圧
を測定する圧力検出手段と、前記検出された操作順序が
所定の操作順序で操作されたとき、前記バケットダンプ
操作直前の前記差圧から前記運搬物の荷重を算出する荷
重計測手段とを設けたことを特徴とする。

【００１５】また、運搬物を掬い旋回して他の場所に移
送する油圧ショベルの荷重計測装置において、前記運搬
物を運搬する一方の旋回方向の旋回操作、バケットダン
プ操作および前記運搬物を運搬しない他方の旋回方向の
旋回操作の各操作順序を検出する操作順序検出手段と、
前記一方の旋回操作時および前記他方の旋回操作時にお
ける前記油圧ショベルのブームシリンダのボトム側の圧
力とロッド側の圧力との差圧をそれぞれ測定する圧力検
出手段と、前記検出された操作順序が所定の操作順序で
操作され、かつ前記測定されたそれぞれの差圧の圧力差
が一定値以上の場合は、前記一方の旋回操作と他方の旋
回操作の間における前記バケットダンプ操作直前の差圧
から前記運搬物の荷重を算出する荷重計測手段とを設け
たことを特徴とする。

【００１６】また、請求項６に記載の油圧ショベルの荷
重計測装置において、前記油圧ショベルのブームが所定
角度以上回動した状態で、前記一方の旋回操作時の終了
を検出するとともに、前記他方の旋回方向の旋回操作時
の開始を検出する旋回操作確認手段を設け、前記荷重計
測手段は、前記検出された操作順序が所定の操作順序で
操作され、かつ前記旋回操作確認手段が前記終了および
前記開始を検出するとともに、前記測定されたそれぞれ
の差圧の圧力差が一定値以上の場合は、前記一方の旋回
方向の旋回操作において前記バケットダンプ操作直前の
前記差圧から前記運搬物の荷重を算出することを特徴と
する。

【００１７】また、請求項５ないしは請求項７のいずれ
か１つの請求項に記載の油圧ショベルの荷重計測装置に
おいて、前記バケットダンプ操作直前の差圧は、前記圧
力検出手段において前記一方の旋回操作時におけるバケ
ットダンプ操作直前の所定期間において検出される前記
差圧の平均差圧であることを特徴とする。

【００１８】また、請求項５ないしは請求項８のいずれ
か１つの請求項に記載の油圧ショベルの荷重計測装置に
おいて、前記操作順序検出手段は、前記一方の旋回方向
の旋回操作および前記他方の旋回方向の旋回操作のそれ
ぞれの操作時間が所定時間継続したときそれぞれの旋回
操作が行われたものと判定する操作判定手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００１９】また、請求項１ないしは請求項９のいずれ
か１つの請求項に記載の油圧ショベルの荷重計測装置に
おいて、前記荷重計測手段に、前記運搬物を掬い旋回し
て他の場所に移送する作業の作業回数を計測する作業回
数計測手段および前記各作業回数毎の荷重を積算する荷
重積算手段を設けたことを特徴とする。

【００２０】また、請求項１ないしは請求項１０のいず
れか１つの請求項に記載の油圧ショベルの荷重計測装置
において、当該油圧ショベルの荷重計測装置本体から遠
隔の場所に配置され前記荷重計測手段によって計測され
た計測データを受信して処理し表示する管理手段を設け
たことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
から図１１を用いて説明する。

【００２２】図２は本実施形態に係わる油圧ショベルの
荷重計測装置および管理装置を示すブロック図である。
なお、図１に示す部分と同一部分については同一符号を
付して説明を省略する。

【００２３】同図において、１２１はブームシリンダ１
２のボトム室、１２２はブームシリンダ１２のロッド
室、１２３はボトム室１２１の圧油の圧力を計測する圧
力センサ、１２４はロッド室１２２の圧油の圧力を計測
する圧力センサ、１４は油圧ショベル１の油圧ポンプ、
１５は作動油タンク、１６は油圧ポンプ１４とブームシ
リンダ１２の間に介在するコントロール弁である。

【００２４】１７はバケット操作レバー、１８は旋回操
作レバーであり、１７１はバケツトをダンプ方向に操作
したときのパイロット圧力を検出する圧力スイッチ、１
８１は油圧ショベル１を左旋回に操作をしたときのパイ
ロット圧を検出する圧力スイッチ、１８２は右旋回の操
作をしたときのパイロット圧力を検出する圧力スイッチ
である。なお、１７１、１８１および１８２は圧力セン
サでも代用できる。その場合は、荷重計測装置本体１９
内部に操作レバーの操作を検出するための圧力の閾値を
有し、計測した圧力と比較して操作の有無を判断する。
また、圧力スイッチや圧力センサに限らず、旋回操作や
バケットダンプ操作を電気レバーで操作している場合
は、電気信号を用いてもよい。さらに、旋回角度やバケ
ットの回動角度を検出するセンサを取り付けてその出力
を右旋回信号、左旋回信号およびバケットダンプ信号と
して利用してもよい。また、バケットシリンダのストロ
ークを計測するストロークセンサの出力をバケットダン
プ信号として用いてもよい。

【００２５】１９は入力される各種の入力データに基づ
いてバケット１３が掬った土砂を演算して計測する荷重
計測装置本体、２０はブーム１１の根元にあるピンの回
転角度を計測する回転角度センサ、２１は教示を開始す
るときの教示開始ボタン、２２はブーム１１のブーム境
界角度を教示するためのブーム境界角度教示ボタン、２
３は旋回時間を教示するための旋回時間教示ボタンであ
る。

【００２６】荷重計測装置本体１９には、圧力スイッチ
１８２の右旋回信号Ｓ１、圧力スイッチ１８１の左旋回
信号Ｓ２、圧力スイッチ１７１のバケットダンブ信号Ｓ
３、圧力センサ１２３からの圧力信号Ｓ４、圧力センサ
１２４からの圧力信号Ｓ５、回転角度センサ２０からの
角度センサ信号Ｓ６、教示開始ボタン２１からの教示開
始信号Ｓ７、ブーム境界角度教示ボタン２２からの教示
指令信号Ｓ８、旋回境界時間教示ボタン２３からの教示
指令信号Ｓ９の各信号が入力され、作業判定とその時の
荷重を演算し、作業回数の積算を行う。

【００２７】荷重計測装置本体１９によって演算された
荷重や作業回数のデータは無線機２４を介して、例え
ば、別の場所に設置され無線機２６と管理装置２５を備
える管理部所に伝送される。受信されたデータはコンピ
ュータ２７に取り込まれ表示装置２８に出力される。本
実施形態では管理装置２５はセメント量を調整する事務
所に置かれ、事務所では表示装置２８に表示されるデー
タに基づいて油圧ショベルによって投入される土砂量や
作業回数を把握し投入すべきセメント量などを決める。

【００２８】図３は、図２に示す荷重計測装置本体１９
の構成図である。

【００２９】荷重計測装置本体１９は主としてコンピュ
ータによって構成され、１９１はＡ／Ｄ変換器を備え各
種信号を入力する入力インターフェース、１９２は種々
の演算、制御を実行する中央処理ユニツト（ＣＰＵ）、
１９３は時刻信号を出力するタイマ、１９４は演算、制
御の結果などが格納されるランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）、１９５はＣＰＵ１９２の各種の処理プログラム
などが格納されるリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、１９
６は荷重計測装置本体１９で演算されたデータを管理装
置２５に出力するための出力インターフェースである。
なお、ＲＯＭ１９５には、後に詳述するスタートブログ
ラム１９５ａ、作業検出プログラム１９５ｂ、および位
置教示プログラム１９５ｃおよび旋回境界時間教示プロ
グラム１９５ｄが格納される。

【００３０】なお、作業検出プログラム１９５ｂとして
は、後に詳述するように、作業検出プログラム（１）ま
たは作業検出プログラム（２）のいずれか一方を格納し
て作業検出処理を実行する。また、旋回境界時間教示プ
ログラム１９５ｄは作業検出プログラム（１）を用いた
場合に使用される。

【００３１】図４は、荷重計測装置本体１９の演算処理
時に使用され前もって設定されるブーム境界角度αを説
明する図である。

【００３２】ブーム境界角度αは、油圧ショベル１の水
平位置から下位方向の所定角度に設定され、後述する教
示処理によりブーム角度センサ２０から検出された角度
センサ信号Ｓ６に基づいて設定される。荷重計測装置本
体１９は、設定されたブーム境界角度αに基づいて油圧
ショベル１がバージ船３から土砂を掬い出しホッパ４に
投入する作業を検出する。つまり、ブーム境界角度αを
上から通過すれば、バケット１３でバージ船３から掬い
出しに行く作業、ブーム境界角度αを下から通過してブ
ーム境界角度αを通過すれば、土砂の入ったバケット１
３をホッパ４へ移動する作業と判断することができる。

【００３３】図５は、荷重計測装置本体１９に入力する
各種信号の波形およびその内部で演算処理された各種信
号の波形を示す図である。

【００３４】ａは設定されたブーム境界角度αとブーム
角度センサ２０によって検出された角度センサ信号Ｓ６
とを対比してブーム１１がブーム境界角度αを横切った
ときに検出されるブーム境界角度検知信号、△Ｐｒｂは
ブームシリンダ１２のボトム室１２１の圧力とロッド室
１２２の差圧である。なお、差圧△Ｐｒｂをブームシリ
ンダ１２のボトム室１２１の圧力とロッド室１２２の差
圧に代えて、ボトム室１２１の圧力を用いてもよい。

【００３５】なお、本実施形態では、ブーム１１のブー
ム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αを通過する
とＯＮしてブーム境界角度検知信号ａを出力し、ブーム
角度センサ２０の出力が再度ブーム境界を通過し、ブー
ム境界角度αより少なくなるとＯＦＦになるように設計
されている。

【００３６】また、図示するように、ブーム境界角度検
知信号ａがＯＦＦになったときはバケツト１３中には土
砂がない状態なので、△Ｐｒｂは小さな値を示す。ま
た、再度、ブーム境界角度検知信号ａが検出されたとき
は、バケット１３の中には土砂が入っており△Ｐｒｂが
大きな値を示す。さらに、ブーム境界角度検知信号ａが
ＯＮになると、右旋回信号Ｓ１がＯＮして一定時間持続
する。これをホッパ４への旋回とみなすことができる。
あまりにも短い場合は誤操作であったりホッパ４への旋
回作業ではないといえる。次に、バケットダンプ信号Ｓ
３がＯＮになると、油圧ショベル１がホッパ４に土砂を
投入したことを示す。次に左旋回信号Ｓ２がＯＮして一
定時間持続すると、これは、ホッパ４からバージ船３へ
旋回していることを示す。この状態ではバケット１３の
中は空であるので△Ｐｒｂは小さな値になる。つまり、
右旋回信号Ｓ１が検出されているときの圧力△Ｐｒｂと
左旋回信号Ｓ３が検出されているとき圧力△Ｐｒｂの差
圧△Ｐｗが実際に土砂による圧力変化となるある一定の
差圧以上である時の境界角度検知信号がＯＮになってか
ら最初のバケットダンプ操作直前の差圧△Ｐｒｂを取り
込む。この差圧△Ｐｒｂに圧力−重量変換係数をかける
ことよって土砂の荷重を検出することができる。

【００３７】本実施形態によれば、バケットダンプ位置
がそれほど変化せず、また姿勢が変化しないので、補正
を荷重計測時にしなくてもよいが、アーム角度センサや
バケット角度センサを用いて姿勢を求めて荷重の計算を
してもよい。

【００３８】次に、荷重計測装置本体１９の位置教示プ
ログラム１９５ｃの処理手順を図６に示すフローチャー
トを用いて説明する。

【００３９】この位置教示処理は、ブーム境界角度を教
示して荷重計測装置本体１９のＲＡＭ１９４に格納する
ために実行される。

【００４０】はじめに、教示処理に先だって、油圧ショ
ベル１のオペレータは、バージ船３からホッパ４に土砂
の掬い出し作業を開始するためエンジンを始動する（ま
たは、専用ボタンを押す）と、図３に示すスタートプロ
グラム１９５ａが実行される。このスタートプログラム
１９５ａによって各種パラメータの初期化が行われる。
例えば、右旋回操作の検出フラグＳｒや左旋回検出フラ
グＳｌやバケットダンプ検出フラグＢｄ、ブーム境界角
度αを通過したことを示す信号Ｓ４、などのフラグ情報
やＳ１、Ｓ２、Ｓ３などの信号の格納メモリ、ブームシ
リンダ圧力の格納メモリなどが初期化される。この時、
ブーム境界角度αや圧力−重量変換係数などは初期化さ
れない。

【００４１】次に、油圧ショベル１の運転室内のオペレ
ータが教示処理をするために教示開始ボタン２１を押す
と、その信号Ｓ７は荷重計測装置本体１９に入力され、
図３に示す位置教示プログラム１９５ｃが起動される。
教示処理は図４に示すように、図示していない操作レバ
ーを操作してブーム１２をバージ船３の方向へ下げてい
き、バージ船３近くまでバケット１３の先端が来たら図
２に示すブーム境界教示ボタンＡ２２を押す。図６のス
テップ１において、ブーム境界角度教示ボタン２２が押
されたか否かが判断され、押されると、ステップ２にお
いて、その時のブーム角度センサ２０によって検出され
た信号Ｓ６が荷重計測装置本体１９に入力され、そのブ
ーム角度をブーム境界角度αとして取り込み記憶する。
次いで、ステップ３において、ブーム境界角度αが設定
されたので、ブーム境界設定フラグＡｕｐをＯＮにして
教示を終了する。

【００４２】次に、荷重計測装置本体１９に格納される
作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラ
ム（１）を用いた場合の処理手順を図７および図８に示
すフローチヤートを用いて説明する。

【００４３】この作業検出処理は入力される各種データ
を演算処理して油圧ショベルが掬って移送した土砂の荷
重と作業回数を計測するために実行される。

【００４４】はじめに、ステップ１１において、旋回計
測時間Ｔｓｗの他、後述する種々のカウント値ｍ、ｉ、
ｎが初期化される。次いで、ステップ１２においてブー
ム境界角度検知信号ａがＯＦＦからＯＮに変化（立ち上
がり）したかを判定する。ここではＯＮになったタイミ
ングで、ステップ１３に示すように、旋回計測時間Ｔｓ
ｗの他、カウント値ｍ，ｉを初期化する。次に、ステッ
プ１４において右方向の旋回操作中であるか否かを判定
する。操作中である場合は、ステップ１５のように旋回
計測時間Ｔｓｗに計測サンブリング時間△Ｔｓを足す。
この後、ステップ１６において、予め設定しておいた旋
回境界時間Ｔｓｗｒｅｆと比較する。旋回境界時間Ｔｓ
ｗｒｅｆとは、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮになっ
てから油圧ショベルが土砂を放土する直前まで旋回して
いる時間である。ここで、Ｔｓｗ≧Ｔｓｗｒｅｆである
場合は、ステップ１７に移行し、その時の旋回通過時刻
Ｔｐａｓｓをタイマ１９８から取出しＲＡＭ１９４に保
存する。ステップ１４において右方向の旋回操作中でな
かった場合は、ステップ１８において左方向の旋回操作
中であるか否かを判断する。この時、左方向の旋回操作
中である場合は、ステップ１９に示すように旋回計測時
間Ｔｓｗから計測サンプリング時間△Ｔｓを引く。ステ
ップ１９の処理を設けることによって、例えば、右方向
に放土位置があり右方向の旋回途中において何かの理由
で左方向に旋回操作され再び右方向に旋回されたた場合
に、より正確な旋回計測時間Ｔｓｗを計測することがで
きる。次に、ステップ２０において、バケットダンプ操
作があるかを判断する。バケツト操作がある場合は、ス
テップ２１においてバケット操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ
（ｍ）としてタイマ１９３から読み出しＲＡＭ１９４に
保存する。ここで、ｍはバケット操作数を表し、ステッ
プ２０におけるバケットダンプ操作は、例えば図５のバ
ケットダンプ信号Ｓ３に示すように、本来予定している
バケットダンプ操作（ｍ＝３）以外にも、作業検出上計
測すべきでないバケット操作ダンプ操作（ｍ＝１，２）
があり得る。次に、ステップ２２でバケツトダンプ操作
開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）の直前のブームシリンダ圧力
（例えば、Ｔｂｃｋｔ直前の所定時間△Ｔの平均ブーム
シリンダ圧力ＰＲｒｂｂ）も保存した後、ステップ２３
でカウント値ｍに１を足す。次に、ステップ２４におい
て、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮからＯＦＦに変化
（立ち下がり）したか否かを判断する。変化した場合
は、ステップ２５以降の処理を行う。ここでは、ブーム
境界角度検知信号ａがＯＦＦからＯＮへ変化した時刻か
ら、ブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦからＯＮへ変化
した時刻までの経過時間内に発生したバケットダンプ操
作が放土のためのバケットダンプ操作であるか否かを判
定する。まず、ステップ２５においてステップ２０で計
測された各バケット操作回数ｍについて、いずれのバケ
ット操作が放土のためのバケット操作であるかを検索す
る。ここでｉは放土のためのバケットダンプを検索する
ための処理に使用されるカウント数を表し、各バケット
操作回数ｍについて、ステップ２１において保存したバ
ケットダンブ操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）がステップ
１７で保存した旋回通過時刻Ｔｐａｓｓと等しいか大き
いかを判定する。小さい場合は、所定のバケットダンプ
操作とは判断されず、ステップ２６でｉに１を加算して
再びステップ２５において判断する。ここで大きけれ
ば、例えば、図５のｍ＝３の場合は、バケット１３がホ
ッパ４上にあると判断し放土直前とみなす。そこで、ス
テップ２７において、ステップ２２で保存したバケット
ダンプ操作開始時刻直前の所定時間△Ｔの平均ブームシ
リンダ圧力△ＰＲｒｂｂを演算し、放土毎のバケットダ
ンプ姿勢があまり変化しないので、圧力−重量変換係数
ｋをかけた値を荷重とする。また、アーム角度センサや
バケットの回転角度もしくはバケットシリンダのストロ
ークセンサなどを用意し、バケツト放土位置での姿勢を
計測して荷重を計算してもよい。続いて、ステップ２８
において作業カウント値ｎに１を足し、作業回数の積算
値として保存する。

【００４５】このように、本実施形態によれば、旋回時
間をもとにバケットダンプ位置を推測するので、ホッパ
上以外でのバケットダンブ操作を放土動作であると誤っ
て判断することがなく、作業の回数の精度を上げること
ができる。

【００４６】ここで、前記旋回境界時間（Ｔｓｗｒｅ
ｆ）を設定するために使用される旋回境界時間教示プロ
グラムによる処理手順を図９に示すフローチャートを用
いて説明する。

【００４７】油圧ショベルのオペレータによって教示開
始ボタン２１が操作されると旋回境界時間教示プログラ
ム１９５ｄが実行を開始する。はじめに、ステップ３０
において旋回境界時間教示ボタン２３がＯＮか否かを判
断する。ＯＮの場合は、ステップ３１においてブーム角
度がブーム境界角度αを通過した時刻からバケットをダ
ンプする直前でオペレータが旋回境界時間教示ボタン２
３を押されるまでの旋回時間を旋回境界時間（Ｔｓｗｒ
ｅｆ）としてＲＡＭ１９４に保存する。この設定法によ
れば、簡単な操作で旋回境界時間が自動的の設定され、
土砂を掬いだしてからホッパ４に放土する旋回角度が変
化しても簡単に旋回境界時間を調整できる。

【００４８】さらに、土量を演算すると荷重計測装置本
体１９は、土量や作業回数を無線機２３、２６を介して
管理部所などに設けられる管理装置２５に送信し、送信
されたデータは、コンピュータで必要な処理が施され表
示装置２８に表示される。表示装置２８には、作業が確
定した時刻、土量、作業回数などが表示されるので、掬
いだした土量や作業回数を一目で把握できる。

【００４９】次に、荷重計測装置本体１９に格納される
作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラ
ム（２）を用いた場合の処理手順を図１０および図１１
に示すフローチヤートを用いて説明する。この作業検出
処理も入力される各種データを演算処理して油圧ショベ
ルが掬って移送した土砂の荷重と作業回数を計測するた
めに実行される。

【００５０】はじめに、ステップ４１において、後述す
る種々のカウント値ｈ，ｉ，ｊが初期化される。

【００５１】次いで、ステップ４２において右旋回操作
有りか否かが判定される。ここでは、２秒間の右旋回操
作で右旋回操作をしたこととする。そのため、ステップ
４３、ステップ４４において、カウント値ｈがあらかじ
め設定された値Ｋ１に達したか否かが判定される。ステ
ップ４５に示すように、各カウント値ｈ毎にブームシリ
ンダ１４のボトム室２１の圧力ＰＲｒ（ｔｈ）とロッド
室２２の圧力ＰＲｂ（ｔｈ）との差を計算し、△ＰＲｒ
ｂ（ｔｈ）としてデータをＲＡＭ１９４に格納する。カ
ウント値ｈが所定値Ｋ１、即ち２秒間経過すると、Ｓ１
６において右旋回検出フラグＳｒを１にする。

【００５２】次いで、ステップ４７において左旋回有り
か否かが判定される。右旋回の場合と同様に、ステップ
４８、ステップ４９において、カウント値があらかじめ
設定された値Ｋ２に達したか否かが判定される。ステッ
プ５０に示すように、各カウント値ｉ毎にブームシリン
ダ１４のボトム室２１の圧力ＰＬｒ（ｔｉ）とロッド室
２２の圧力ＰＬｂ（ｔｉ）との差を計算し、△ＰＬｒｂ
（ｔｉ）としてデータをＲＡＭ１９４に格納する。カウ
ント値ｉが所定値Ｋ２、即ち２秒間経過すると、Ｓ５１
において左旋回検出フラグＳｌを１にする。

【００５３】次に、ステップ５２において、バケット操
作有りか否かの判定が行われる。ステップ５３、ステッ
プ５４において、カウント値があらかじめ設定された値
Ｋ３に達したか否かが判定される。カウント値ｊが所定
値Ｋ３、ここではバケットダンプ動作は、比較的速いの
で１秒間の操作をバケット操作ありとみなしており、１
秒間経過すると、Ｓ５５においてバケツトダンプ操作検
出フラグＢｄが１となる。

【００５４】次に、Ｓ５６において右旋回検出フラグＳ
ｒと左旋回検出フラグＳｌとバケツトダンプ検出フラグ
Ｂｄの全てが１であるか否かを判定する。全てのフラグ
が１であればステップ５７に、そうでない場合はＳ４２
に戻る。

【００５５】ステップ５６においてＹＥＳの場合は、ス
テップ５７に移行し、信号の発生順番を判定する。即
ち、図５に示すような右旋回信号Ｓ１→バケットダンプ
信号Ｓ３→左旋回信号Ｓ２の順位でフラグが１になった
場合に図１１に示すフローチャートの「Ａ」に移行す
る。このステップ５７の判定を行うことによって油圧シ
ョベルの土砂を掬い旋回して他の場所に移送する作業を
誤りなく検出することができる。

【００５６】なお、タイマ１９３から読み込んだ各操作
の発生時刻がＲＡＭ１９４に格納されているので、それ
らを比較することで、前記信号の発生順位は容易に行わ
れる。また、発生順番が合致しない場合は、ステップ５
８に進み、右旋回検出フラグＳｒと左旋回検出ブラグＳ
ｌとバケットダンプ検出フラグＢｄの全てをゼロにす
る。また、ステップ５７において、右旋回→バケットダ
ンプ→左旋回の信号の発生順序を判定しているが、左旋
回→バケットダンプ→右旋回の信号の発生順序で判定し
てもよい。その場合は、平均値△ＰＬｒｂと平均値△Ｐ
Ｒｒｂとの差を求め、この差が所定値Ｐｒｅｆより小さ
いかを判定する。

【００５７】発生順位が合致した場合は、ステップ５９
において、右旋回または左旋回の操作終了時刻が境界角
度検知信号ａがＯＮ中にあるかどうかを判定する。つま
り、バケット１３に土砂が入った状態で旋回しているか
否かを判定できる。

【００５８】ステップ５９でＹＥＳの場合は、ステップ
６０において、最初の旋回方向とは逆の方向の旋回操作
の後に境界角度検知信号ａがＯＦＦになったかを判定す
る。

【００５９】ステップ６０でＹＥＳの場合はステップ６
１に進み、ステップ４５において右旋回時に検出された
△ＰＲｒｂ（ｔｈ）の平均値Σ△ＰＲｒｂ（ｔｈ）／Ｋ
１と、ステップ５０において左旋回時に検出された△Ｐ
Ｌｒｂ（ｔｉ）の平均値Σ△ＰＬｒｂ（ｔｉ）／Ｋ２と
の差を求め、この差が所定値Ｐｒｅｆより小さいかを判
定し、この処理によりバケツト１３中に土砂が入ってい
ない状態で旋回していることを判定して除外することが
できる。なお、ステップ６３の処理は、作業検出精度は
多少落ちるが省略することも可能である。次に、ステッ
プ６４において、バケツトダンプ操作開始時刻Ｔｂｃｋ
ｔ直前の所定時間△Ｔの平均ブームシリンダ圧力ＰＲｒ
ｂｂを求める。ステップ６５において、平均ブームシリ
ンダ圧力ＰＲｒｂｂに所定の圧力−重量変換係数ｋを掛
けてバケット１３が１回当たり運搬した土量Ｗ（ｎ）、
および土量Ｗ（ｎ）をｎ回運搬して積算された土量ΣＷ
（ｎ）を求める。ステップ６６では１サイクルの作業が
行われる毎に作業回数をカウントアップする。なお、本
実施形態では、バケットダンプ時の油圧ショベル１の放
土姿勢があまり変化しないので、補正を土量算出時にし
なくてもよいが、アーム角度センサやバケット角度セン
サを用いて姿勢を求めて荷重の計算をしてもよい。

【００６０】ステップ５９、ステップ６０、およびステ
ップ６３に該当しないときは、図１０に示すフローチャ
ートの「Ｂ」のステップ５８に戻り、全てのフラグがゼ
ロに設定され、さらにステップ４２に戻る。また、作業
検出が一巡する毎に「Ｃ」のステップ４１に戻り作業検
出処理が繰り返される。

【００６１】なお、ステップ５９およびステップ６０
は、多少精度が落ちるもののこれらのステップの処理を
省略することもできる。

【００６２】このように、本実施形態によれば、オペレ
ータによる操作やセンサ信号に基づいて比較的簡単な構
成で正確に放土する作業を自動的に検出するので、従来
技術のように、他の作業を検出することがない。

【００６３】さらに作業が確定すると荷重計測装置本体
１９は、土量や作業回数のデータを無線機２３、２６を
介して管理部所等に設けられる管理装置２５に送信し、
送信されたデータはコンピュータで必要な処理が施され
表示装置２８に表示される。表示装置２８には、作業が
確定した時刻、土量、作業回数等が表示されるので、掬
い出し揚土量や作業回数を一目で把握できる。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、運搬物
を掬い出して他の場所に移送する作業を自動的に判定し
て、運搬物の荷重を計測するようにしたので、従来技術
に比べて、荷重計測すべきでない他の作業を誤って検出
することがなくなり、移送する積算土量の精度も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】揚土船上で稼働する油圧ショベルの作業形態の
一例を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態に係わる油圧ショベルの荷
重計測装置および表示装置を示すブロック図である。

【図３】図２に示す荷重計測装置本体１９の構成図であ
る。

【図４】図２に示す荷重計測装置本体１９の演算で使用
されるブーム境界角度の説明図である。

【図５】図２に示す荷重計測装置本体１９に入力する各
種信号波形および内部で演算処理された各種信号波形を
示す図である。

【図６】本実施形態に係わる位置教示プログラム１９５
ｃの処理手順を示すフローチヤートである。

【図７】本実施形態に係わる作業検出ブログラム（１）
１９５ｂの処理手順を示すフローチヤートである。

【図８】本実施形態に係わる作業検出ブログラム（１）
１９５ｂの処理手順を示すフローチヤートである。

【図９】本実施形態に係わる旋回境界時間教示ブログラ
ム１９５ｄの処理手順を示すフローチヤートである。

【図１０】本実施形態に係わる作業検出ブログラム
（２）１９５ｂの処理手順を示すフローチヤートであ
る。

【図１１】本実施形態に係わる作業検出ブログラム
（２）１９５ｂの処理手順を示すフローチヤートであ
る。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ２ 揚土船 ３ バージ船 ４ ホッパ ５ 圧送ポンプ １１ ブーム １２ ブームシリンダ １２１ ボトム室 １２２ ロッド室 １２３、１２４ 圧力スイッチ １３ バケット １７ バケット操作レバー １８ 旋回操作レバー １９ 荷重計測装置本体 １９５ｂ 作業検出プログラム １９５ｃ 位置教示プログラム １９５ｄ 旋回境界時間教示ブログラム ２０ ブーム角度センサ ２１ 教示開始ボタン ２２ ブーム境界角度教示ボタン ２３ 旋回境界時間教示ボタン ２４、２６ 無線機 ２５ 管理装置 ２７ コンピユータ ２８ 表示装置

フロントページの続き (72)発明者 田中 康雄 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 AB04 AC00 BA03 BA04 BA06 BB07 DB01 DB02 DB04 DB05 FA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運搬物を掬い旋回して他の場所に移送す
   る油圧ショベルの荷重計測装置において、 前記運搬物を掬い上げてから運搬する旋回操作時のブー
   ムシリンダのボトム側の圧力とロッド側の圧力との差圧
   を測定する圧力検出手段と、前記旋回操作時間の積分値
   が所定の値になった時または後のバケットダンプ操作直
   前の前記差圧を記憶する差圧記憶手段と、前記記憶され
   たバケットダンプ操作直前の前記差圧から前記運搬物の
   荷重を算出する荷重計測手段と、を設けたことを特徴と
   する油圧ショベルの荷重計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 油圧ショベルのブーム角度を測定する角度検出手段を設
   け、前記旋回操作時間の計測開始時点は、前記測定され
   たブーム角度が所定値以上に達したときに開始すること
   を特徴とする油圧ショベルの荷重計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１ないしは請求項２のいずれか１
   つの請求項記載において、 前記旋回操作時間は、一方の旋回方向の旋回操作時間か
   ら他方の旋回方向の旋回操作時間を減算して計算される
   ことを特徴とする油圧ショベルの荷重計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないしは請求項３のいずれか１
   つの請求項記載において、 前記差圧記憶手段に記憶されるバケットダンプ操作直前
   の差圧は、前記圧力検出手段においてバケットダンプ操
   作直前の所定期間において検出される前記差圧の平均差
   圧であることを特徴とする油圧ショベルの荷重計測装
   置。
5. 【請求項５】 運搬物を掬い旋回して他の場所に移送す
   る油圧ショベルの荷重計測装置において、 前記運搬物を運搬する一方の旋回方向の旋回操作、バケ
   ットダンプ操作および前記運搬物を運搬しない他方の旋
   回方向の旋回操作の各操作順序を検出する操作順序検出
   手段と、前記一方の旋回操作時における前記油圧ショベ
   ルのブームシリンダのボトム側の圧力とロッド側の圧力
   との差圧を測定する圧力検出手段と、前記検出された操
   作順序が所定の操作順序で操作されたとき、前記バケッ
   トダンプ操作直前の前記差圧から前記運搬物の荷重を算
   出する荷重計測手段と、を設けたことを特徴とする油圧
   ショベルの荷重計測装置。
6. 【請求項６】 運搬物を掬い旋回して他の場所に移送す
   る油圧ショベルの荷重計測装置において、 前記運搬物を運搬する一方の旋回方向の旋回操作、バケ
   ットダンプ操作および前記運搬物を運搬しない他方の旋
   回方向の旋回操作の各操作順序を検出する操作順序検出
   手段と、前記一方の旋回操作時および前記他方の旋回操
   作時における前記油圧ショベルのブームシリンダのボト
   ム側の圧力とロッド側の圧力との差圧をそれぞれ測定す
   る圧力検出手段と、前記検出された操作順序が所定の操
   作順序で操作され、かつ前記測定されたそれぞれの差圧
   の圧力差が一定値以上の場合は、前記一方の旋回操作と
   他方の旋回操作の間における前記バケットダンプ操作直
   前の差圧から前記運搬物の荷重を算出する荷重計測手段
   と、を設けたことを特徴とする油圧ショベルの荷重計測
   装置。
7. 【請求項７】 請求項６の記載において、 前記油圧ショベルのブームが所定角度以上回動した状態
   で、前記一方の旋回操作時の終了を検出するとともに、
   前記他方の旋回方向の旋回操作時の開始を検出する旋回
   操作確認手段を設け、前記荷重計測手段は、前記検出さ
   れた操作順序が所定の操作順序で操作され、かつ前記旋
   回操作確認手段が前記終了および前記開始を検出すると
   ともに、前記測定されたそれぞれの差圧の圧力差が一定
   値以上の場合は、前記一方の旋回方向の旋回操作におい
   て前記バケットダンプ操作直前の前記差圧から前記運搬
   物の荷重を算出することを特徴とする油圧ショベルの荷
   重計測装置。
8. 【請求項８】 請求項５ないしは請求項７のいずれか１
   つの請求項記載において、 前記バケットダンプ操作直前の差圧は、前記圧力検出手
   段において前記一方の旋回操作時におけるバケットダン
   プ操作直前の所定期間において検出される前記差圧の平
   均差圧であることを特徴とする油圧ショベルの荷重計測
   装置。
9. 【請求項９】 請求項５ないしは請求項８のいずれか１
   つの請求項記載において、 前記操作順序検出手段は、前記一方の旋回方向の旋回操
   作および前記他方の旋回方向の旋回操作のそれぞれの操
   作時間が所定時間継続したときそれぞれの旋回操作が行
   われたものと判定する操作判定手段を設けたことを特徴
   とする油圧ショベルの荷重計測装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないしは請求項９のいずれか
    １つの請求項記載において、 前記荷重計測手段に、前記運搬物を掬い旋回して他の場
    所に移送する作業の作業回数を計測する作業回数計測手
    段および前記各作業回数毎の荷重を積算する荷重積算手
    段を設けたことを特徴とする油圧ショベルの荷重計測装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないしは請求項１０のいずれ
    か１つの請求項記載において、 当該油圧ショベルの荷重計測装置本体から遠隔の場所に
    配置され前記荷重計測手段によって計測された計測デー
    タを受信して処理し表示する管理手段を設けたことを特
    徴とする油圧ショベルの荷重計測装置。