(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端を上下方向に回転自在に軸支された移送装置に装着されて固定部に対する可動部の相対変位から可動部に負荷された荷重を検出するロードセルを用いて被移送物を上下方向に移送する間に計量する計量方法であって、
前記ロードセルは、前記固定部と前記可動部が２つのビーム部によって連結されてロバーバル機構を形成し、
前記ロードセルの前記固定部を前記移送装置に固定し、
前記ロードセルの前記可動部に該ロードセルに対する姿勢を固定して前記被移送物を保持し、
前記移送物を受取り位置において保持するとき前記ロードセルの前記可動部がその固定部よりも下方、または上方に位置し、かつ、
受取り位置から受渡し位置へ移動する間に、前記ロードセルの前記可動部が前記固定部と同一高さ位置を経て上下方向へ移動するように設定し、
前記被移送物を前記受渡し位置へ移送する行程中に複数回計量を行ない、
これらの計量値のうちの最大値を前記被移送物の重量とする計量方法。
【請求項２】
基端を上下方向に回転自在に軸支された移送装置に装着されて被移送物を上下方向に移送する間に計量する計量装置であって、
固定部と可動部が２つのビーム部によって連結されてロバーバル機構を形成し、前記移送装置に固定された前記固定部に対する前記可動部の相対変位から前記可動部に負荷された被移送物の荷重を検出するロードセルと、
前記ロードセルの前記可動部に固定され前記被移送物の該ロードセルに対する姿勢を固定して保持する支持部材と、
前記被移送物を上下方向に移送する行程中に前記ロードセルからの信号を複数回処理して複数の計量値を得る計量値生成回路と、
これらの計量値のうちの最大値に基づいて前記被移送物の重量を求める重量決定手段とを備え、
前記移送物を受取り位置において保持するとき前記ロードセルの前記可動部が前記固定部よりも下方、または上方に位置し、かつ、受取り位置から受渡し位置へ移動する間に前記可動部が前記固定部と同一高さ位置を経て上下方向へ移動するように構成された計量装置。
【請求項３】
請求項２において、前記移送装置は、垂直面内で回転するアームを有し、前記ロードセルの前記固定部が前記アームに連結されてなる計量装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の計量装置を備え、前記計量装置が装着された前記移送装置が車体に装着され、前記受取り位置が車体の外部に設定され、前記受渡し位置が車体の内部のごみ投入室に臨む位置に設定されているごみ収集車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被計量物を上下方向に移送する移送装置によって、被計量物を移送する行程中に被計量物の重量を計量する計量方法及びその計量装置、並びにこの計量装置を備えたごみ収集車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の計量方法及び装置は数種類知られており、その一例を図１１に示す（特開平５−７２０２３号公報参照）。同図において、ごみ収集車の後部の車体１に、ロードセル２ａ，２ｂを介して移送装置３の支持板３ａを取付け、この支持板３ａに一端が支持されたアーム３ｂ，３ｃの他端に容器支持板３ｄを取り付け、この容器支持板３ｄに上下のフック３ｅ，３ｆを設けている。容器４を持ち上げる際には、フック３ｅ，３ｆを下上方向にスライドして容器４の係止部４ａ，４ｂに掛け止め、油圧シリンダなどで構成されたアクチュエータ３ｇのロッド３ｈを伸長させてアーム３ｂを上方に回動させて容器４を持ち上げ、図１２に示すようにアーム３ｂが水平となる位置を含む前後の期間内に短い時間間隔で複数回重量を計測し、更に図１３に示す位置まで容器４を持ち上げて容器４の上下を反転させて蓋４ｃを自重で開かせ、被計量物であるごみをごみ収集車１内に排出させる。
【０００３】
ごみの排出が終わると、アクチュエータ３ｇのロッド３ｈを縮めてアーム３ｂを下方に回動させて容器４を路面Ｇ上に持ち下げる行程において、持ち上げ時の計測位置と同じ位置で複数回重量を計測し、フック３ｅ，３ｆを容器４から外してごみの収集動作を終了する。
【０００４】
図１４は、この従来装置の収集及び計測動作のタイミング図で、例えば、持ち上げ行程が６秒、持ち下げ行程が６秒であり、容器４の移動方向が垂直方向となる図１１の位置を挟んで０．６５秒が計量期間であって、持ち上げ時と持ち下げ時の各計量期間にそれぞれ複数回計量された重量は、それぞれ積算され、積算回数で除算されてそれぞれの平均値が求められ、両者の差分がごみの重量として算出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の計量装置は、以上のとおり、計量中の移動方向が垂直方向となるように複雑なリンク機構により構成されており、しかも、路面Ｇや車体の傾斜が大きくなると、計量ビーム２ａ，２ｂが水平にならなくなり、誤差が一層大きくなる。
【０００６】
本発明は、上記問題点の解消を目的としてなされたもので、路面の傾斜、すなわち計量装置の傾斜が大きい場合でも、正確な重量を計測できる計量方法及び計量装置並びにこの計量装置を備えたごみ収集車を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の計量方法は、基端を上下方向に回転自在に軸支された移送装置に装着されて固定部に対する可動部の相対変位から可動部に負荷された荷重を検出するロードセルを用いて被移送物を上下方向に移送する間に計量する計量方法であって、前記ロードセルは、前記固定部と前記可動部が２つのビーム部によって連結されてロバーバル機構を形成し、前記ロードセルの前記固定部を前記移送装置に固定し、前記ロードセルの前記可動部に該ロードセルに対する姿勢を固定して前記被移送物を保持し、前記移送物を受取り位置において保持するとき前記ロードセルの可動部がその固定部よりも下方、または上方に位置し、かつ、受取り位置から受渡し位置へ移動する間に、前記ロードセルの前記可動部が前記固定部と同一高さ位置を経て上下方向へ移動するように設定し、前記被移送物を前記受渡し位置へ移送する行程中に複数回計量を行ない、これらの計量値のうちの最大値を前記被移送物の重量とするようにしたものである。
【００１０】
請求項２の計量装置は、基端を上下方向に回転自在に軸支された移送装置に装着されて被移送物を上下方向に移送する間に計量する計量装置であって、固定部と可動部が２つのビーム部によって連結されてロバーバル機構を形成し、前記移送装置に固定された前記固定部に対する前記可動部の相対変位から前記可動部に負荷された被移送物の荷重を検出するロードセルと、前記ロードセルの前記可動部に固定され前記被移送物の該ロードセルに対する姿勢を固定して保持する支持部材と、前記被移送物を上下方向に移送する行程中に前記ロードセルからの信号を複数回処理して複数の計量値を得る計量値生成回路と、これらの計量値のうちの最大値に基づいて前記被移送物の重量を求める重量決定手段とを備え、前記移送物を受取り位置において保持するとき前記ロードセルの前記可動部が前記固定部よりも下方、または上方に位置し、かつ、受取り位置から受渡し位置へ移動する間に前記可動部が前記固定部と同一高さ位置を経て上下方向へ移動するように構成されている。
【００１３】
請求項３の計量装置は、請求項２において、前記移送装置が、垂直面内で回転するアームを有し、前記ロードセルの前記固定部が前記アームに連結されている。
【００１５】
請求項４のごみ収集車は、請求項２または３に記載の計量装置を備えている。この計量装置が装着された移送装置がごみ収集車の車体に装着され、前記受取り位置が車体の外部に設定され、前記受渡し位置が車体の内部のごみ投入室に臨む位置に設定されている。
【００１６】
【作用及び効果】
請求項１または２の発明によれば、被移送物を受取り位置において保持するときロードセルの可動部がその固定部よりも下方に位置するように構成し、前記被移送物を前記受渡し位置へ移送する行程中に複数回の計量を行ない、その最大値を前記被移送物の重量として検出するようにしたので、計量装置の水平線に対する傾斜が大きい場合でも被移送物の重量を正確に測定することができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、移送装置は、垂直面内で回転するアームを有し、前記ロードセルの固定部が前記アームに連結されているので、簡単な構成でアームの回転によって被移送物を受取り位置から受渡し位置へ移送する間に、その重量を計量することができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、被移送物の重量を正確に測定できる計量装置を備えたごみ収集車が得られる。
【００２２】
【実施例】
実施例１．
以下、本発明の実施例１を図面にしたがって説明する。
図１はごみ収集車を示し、その車体１の後部に、ごみ入れ用の容器４を保持して移送する、ロードセル２ａ付の移送装置３を備えている。図２に示すように、移送装置３は、支持板３ａに回転支軸（ピンジョイント）３ｉを介してアーム３ｂの基端が回転自在に軸支されており、このアーム３ｂの先端に、ロードセル２ａの固定部２ｃが取り付けられている。ロードセル２ａの可動部２ｄには、フック３ｅ，３ｆを有する支持部材である容器支持板３ｄが取り付けられている。車体１には、回転支軸３ｊを介してアクチュエータ（この例では油圧シリンダ装置）３ｇの基端部が回転自在に支持され、そのロッド３ｈの先端部が回転支軸３ｋを介してアーム３ｂに連結されており、アクチュエータ３ｇのロッド３ｈの伸縮によってアーム３ｂが垂直面内で回転するように構成されている。
【００２３】
前記ロードセル２ａは、荷重が負荷された可動部２ｄの固定部２ｃに対する相対変位から、前記荷重を検出するもので、この実施例では、固定部２ｃと可動部２ｄが２つのビーム部２ｅ，２ｆによって連結されて、いわゆるロバーバル機構を形成している。このロバーバル機構により、固定部２ｃと可動部２ｄを結んだ軸線Ａに直交する面内の鉛直荷重に比例した歪を発生し、この歪をストレーンゲージのような歪検出素子により検出して電気信号を出力する。前記軸線Ａは、アーム３ｂが下降した受け取り位置において、例えば水平線Ｈに対して３０度傾斜しており、これによって可動部２ｄが固定部２ｃよりも下方に位置している。
【００２４】
５は制御回路であり、操作者からの持ち上げ、持ち下げ指令が入力されると、この制御回路５から駆動信号ａが出力されて、油圧回路からなるアクチュエータ駆動手段６を作動させ、アクチュエータ３ｇのロッド３ｈを伸縮させる。前記制御回路５からは上記持ち上げ、持ち下げ指令に応じて計量指令信号ｂも出力され、この信号ｂを受けた計量値生成回路７が、図５に示す計量期間のあいだ、前記歪検出素子から入力される電気信号を短い時間間隔（つまり移送間隔）ごとに取り込んで計量値を生成するようになっている。
【００２５】
８は重量決定手段で、切換回路８ａ，全荷重検出手段８ｂ，容器荷重検出手段８ｃ及び演算手段８ｄで構成され、切換回路８ａは計量値生成回路７から入力される計量値ｃを前記制御回路５から入力される切換信号ｄに従って切り換え、持ち上げ行程時には全荷重検出手段８ｂに出力し、持ち下げ行程時には容器荷重検出手段８ｃに出力する。全荷重検出手段８ｂ，及び容器荷重検出手段８ｃは、それぞれ入力された複数の計量値のうちの最大値を検出して保持し、出力する。減算器からなる演算手段８ｄは、全荷重検出手段８ｂより入力された計量値から、容器荷重検出手段８ｃより入力された計量値を減算した値を出力する。
【００２６】
次に、動作を説明する。まず、従来例と同様に、図２の移送装置３のアーム３ｂが車体１の外部に設定された受取り位置にある状態で、路面Ｇ（図１）上などに置かれた容器４が矢印Ｂ方向に押されて係止部４ａ，４ｂがフック３ｅ，３ｆに係止される位置に移動すると、操作者が持ち上げを指令する。この指令を受けた制御回路５はアクチュエータ駆動手段６に駆動信号ａを出力してロッド３ｈを伸長させ、アーム３ｂが少し持ち上げられてフック３ｆが係止部４ｂに係止されると、下方のフック３ｅが、容器支持板３ｄに内蔵された図示しない駆動機構によって下方にスライドし、容器４の係止部４ａに係止されて容器４が容器支持板３ｄに保持される。つづいて、アーム３ｂの回動に従って上方に持ち上げられていく。他方、制御回路５は、図５に示す持ち上げ行程中の計量期間のあいだ、計量値生成回路７に計量指令信号ｂを送出する。
【００２７】
計量値生成回路７は、ロードセル２ｂからの荷重信号を短い時間間隔で取り込んで、計量値ｃを生成する。制御回路５は、同時に切換回路８ａに切換信号ｄを送出し、計量値生成回路７から入力される計量値ｃを全荷重検出手段８ｂに入力させる。全荷重検出手段８ｂは入力された計量値ｃのなかの最大値を検出して保持し、演算手段８ｄに出力する。アクチュエータ３ｇのロッド３ｈがさらに伸長すると、アーム３ｂは図３に示すロードセル２ｂの軸線Ａが水平となる位置を経て容器４を垂直方向に持ち上げて行き、図４に示すように、車体１内のごみ投入室１ａに臨む受渡し位置でアクチュエータ駆動手段６の駆動が停止され、容器４の上下が反転してごみが車体１内に排出される。
【００２８】
ごみが排出されると、操作者が持ち下げを指令する。制御回路５はアクチュエータ駆動手段６に駆動信号ａを出力してロッド３ｈを縮小させ、容器４はアーム３ｂの回動に従って下方に持ち下げられて行き、アーム３ｂが図５に示す持ち下げ工程中の計量期間に入ると、制御回路５は図５中に示す計量期間のあいだ、計量値生成回路７に計量指令信号ｂを送出する。計量値生成回路７は、ロードセル２ｂから入力される荷重信号を短い時間間隔で取り込み、計量値ｃを生成する。制御回路５は、同時に切換回路８ａに切換信号ｄを送出して、計量値生成回路７から入力される計量値ｃを容器荷重検出手段８ｃに入力させる。容器荷重検出手段８ｃは入力された計量値ｃのなかの最大値を検出して保持し、演算手段８ｄに出力する。演算手段８ｄは入力された二つの計量値の差を、ごみの重量として出力する。
【００２９】
アクチュエータ３ｇのロッド３ｈがさらに縮小して容器４が受け取り位置に到達すると、制御回路５はアクチュエータ駆動手段６への駆動信号ａの出力を停止し、次に、下方のフック３ｆが図示していない駆動機構によって上方にスライドして容器４の係止が解除される。
【００３０】
図５は、アーム３ｂの回転角度と持ち上げ行程、ごみ、排出期間、及び持ち下げ行程との関係、並びに計量期間を示す図で、ロードセル２ｂの可動部２ｄはこの持ち上げ行程時に、固定部２ｃと同一高さ位置を経て排出位置である受渡し位置まで移動し、持ち下げ行程時に、固定部２ｃと同一高さ位置を経て受け取り位置まで移動する。
【００３１】
計量値生成回路７は、持ち上げ開始時から予め定めた持ち上げ角度、例えばロードセル２ａの軸線Ａが６０度回動するまでの期間、ロードセル２ａの可動部２ｄに加わる荷重を短い時間間隔（例えば５０ｍｓｅｃ）でもって複数回計測し、全重量検出手段８ｂは、これらの計測値のうち最大値を検出して保持し、減算器８ｄに出力する。ロードセル２ａの可動部２ｄに負荷される荷重のうち、軸線Ａと直交する成分がロードセル２ａにより検出される。この直交する成分は、軸線Ａが水平となったとき最大値となり、この最大値が被移送物の重量（ごみ＋容器の重量）に等しい。ここで、アーム３ｂが下がった受取り位置にあるとき、可動部２ｄが固定部２ｃよりも下方に位置している。つまり軸線Ａが下向きになっているので、持ち上げ中に必ず軸線Ａが水平となって前記最大値が得られる位置が存在する。したがって軸線Ａが水平となる位置を検出することなく、正確な計量を行うことができる。
【００３２】
また、計量値生成回路７は、内容物が排出されたのち、アクチュエータ３ｇのロッド３ｈが縮小して容器４が路面上に持ち下げられる間、上記持上げ時の計量期間と同じ期間にわたって、ロードセル２ａの可動部２ｄに加わる荷重を同じ短い時間間隔でもって計測し、容器重量検出手段８ｃは、これらの計測値のうち最大値を検出して保持し、減算器８ｄに出力する。この重量は、上記と同じ理由で、容器４の重量に等しい。
【００３３】
減算器８ｄは、持ち上げ時の最大値から持ち下げ時の最大値を減算し、この減算値を出力する。この重量は、上記理由から、ごみ収集車１内に排出したごみの重量に等しい。
【００３４】
実施例２．
図６は本発明の実施例２の構成を示す要部の側面図で、アーム３ｂに２つのロードセル２ａ，２ｂを介して容器支持板３ｄを取り付けている。このように２つのロードセル２ａ，２ｂで容器支持板３ｄを介して被計量物を支持すると、それぞれのロードセル２ａ，２ｂの可動部に加わる曲げモーメントによる荷重、つまり容器４の重量に基づくモーメント荷重が小さくなり、計量精度が向上する。
【００３５】
図７はロードセル２ａの軸線の傾斜角の変化に伴って可動部に加わる力の釣合いを説明するための図で、点Ｐ１は容器４の重心、点Ｐ２はフック３ｆの係止点、点Ｐ３はフック３ｅの係止点、Ｗは容器４の重量、Ｌ１は点Ｐ１から点Ｐ２までのＹ軸方向の距離、Ｌ２は点Ｐ１から点Ｐ２までのＺ軸方向の距離、θは容器４の軸線Ｐからの傾き角度、Ｒ１は点Ｐ２の反力、Ｒ２は反力Ｒ１のＺ＋α方向分力、Ｒ４は反力Ｒ１の水平方向分力、Ｒ３は点Ｐ３の反力、Ｒ５は反力Ｒ３の水平方向分力、Ｒ６は反力Ｒ３のα方向分力、Ｌ３は反力Ｒ４と反力Ｒ３間の距離、αはロードセル２ａの取り付け角度である。
【００３６】
このモデルでは、点Ｐ１に被計量物の重心があり、点Ｐ２を中心に回転するとし、ある時点での力の釣合をそれぞれ考える。
垂直；Ｗ＝Ｒ１＋Ｒ３                              ………（１）
水平；０＝Ｒ４−Ｒ５                              ………（２）
点Ｐ２；Ｒ２＝Ｒ１ｃｏｓ  （θ−α）＋Ｒ４ｓｉｎ  （θ−α）  ……（３）
点Ｐ３；Ｒ６＝Ｒ３ｃｏｓ  （θ−α）−Ｒ５ｓｉｎ  （θ−α）  ……（４）
【００３７】
式（３）＋式（４）は
Ｒ２＋Ｒ６＝（Ｒ１＋Ｒ３）ｃｏｓ  （θ−α）＋（Ｒ４−Ｒ５）ｓｉｎ（θ−α）
これに式（２）を代入して
Ｒ２＋Ｒ６＝（Ｒ１＋Ｒ３）ｃｏｓ  （θ−α）          ………（５）
さらに式（１）を用いて
Ｒ２＋Ｒ６＝Ｗｃｏｓ  （θ−α）                      ………（６）
となる。
したがって、θ＝α、すなわち、Ｒ２＋Ｒ６が最大のとき、
（Ｒ２＋Ｒ６）ｍａｘ  ＝Ｗ                              ………（７）
となる。
【００３８】
図８は実施例２の傾き角度θに対するＲ２＋Ｒ６，Ｒ１及びＲ４の値の変化を示す図で、ロードセルの軸線Ａが水平となる傾き角度θ＝αにおいてＲ２＋Ｒ６が最大値、すなわち被計量物の重量Ｗとなることがわかる。
【００３９】
実施例３．
図９は実施例３の構成を示す要部の側面図で、ロードセル２ａの固定部２ｃをアーム３ｂに固定し、可動部２ｄを回転支軸３ｕを介して、支持部材である容器支持板３ｄに回転自在に連結するとともに、アーム３ｂと容器支持板３ｄの間に、回転支軸３ｍ，３ｎを介してリンク部材３ｒを連結し、これらアーム３ｂ、容器支持板３ｄ、リンク部材３ｒ、及びロードセル２ａによって、平行リンクＬ１を構成している。この構成によれば、ロードセル２ａを含む平行リンクＬ１が構成されているから、ロードセル２ａの可動部２ｄに曲げモーメントが負荷されるのが抑制される、つまり、ロードセル２ａが被移送物である容器４のモーメント荷重の影響を受けるのを抑制できるので、計量精度が向上する。
【００４０】
実施例４．
図１０は実施例４の構成を示す要部の側面図で、図９に示したリンク部材３ｒに加えて、アーム３ｂと容器支持板３ｄの間に、回転支軸３ｐ，３ｑを介して、前記リンク部材３ｒと平行な第２のリンク部材３ｓを連結して、これら第１及び第２のリンク部材３ｒ，３ｓにより、第２の平行リンクＬ２構成している。
このような第２の平行リンクＬ２を設けると、前述のモーメント荷重の影響を一層効果的に抑制でき、計量精度が一層向上する。
【００４１】
なお、上記各実施例において、容器４が幅広である場合、フック３ｅ，３ｆを有する容器支持板３ｄ、ロードセル２ａ，２ｂ、アクチュエータ３ｇ、平行リンク機構３ｔなどを車体１の左右に一対設け、それに対応して容器４の係止部４ａ，４ｂも左右に一対設けるとよい。
【００４２】
また、上記各実施例では、ごみ収集車に適用した計量装置を例に説明したが、例えばフォークリフトのように被移送物を持ち上げて移送する装置に適用すれば、被移送物の重量をリアルタイムで計量することができる。さらに、計量対象の被移送物は、容器に入っていないもの、または容器を含めたものであってもよい。
【００４３】
また、上記各実施例では、被移送物を下方から上方へ移送する装置に適用した計量装置を例に説明したが、被移送物を上方から下方へ移送する装置にも同様に適用でき、同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の計量装置を備えたごみ収集車を示す側面図である。
【図２】本発明の実施例１の計量装置の要部の構成を示す側面図である。
【図３】実施例１の被計量物を持ち上げ移送中の状態を示す側面図である。
【図４】実施例１の被計量物を持ち上げて容器内から排出している状態を示す側面図である。
【図５】実施例１の収集及び計測動作のタイミング図である。
【図６】本発明の実施例２の構成を示す要部の側面図である。
【図７】ロードセルの軸線の傾斜角の変化に伴って可動部に加わる力の釣合いを説明するための図である。
【図８】実施例２の容器の傾き角度θに対する図７の力の変化を示す図である。
【図９】本発明の実施例３の構成を示す要部の側面図である。
【図１０】本発明の実施例４の構成を示す要部の側面図である。
【図１１】従来の計量装置の構成を示す要部の側面図である。
【図１２】従来装置の被計量物を持ち上げ移送中の状態を示す側面図である。
【図１３】従来装置の被計量物を持ち上げて容器内から排出している状態を示す側面図である。
【図１４】従来装置の被計量物の収集及び計測動作のタイミング図である。
【符号の説明】
１…車体、１ａ…ごみ投入室、２ａ，２ｂ…ロードセル、２ｃ…固定部、２ｄ…可動部、３…移送装置、３ａ…支持板、３ｂ…アーム、３ｄ…容器支持板（支持部材）、３ｅ，３ｆ…フック、３ｇ…アクチュエータ、３ｈ…ロッド、３ｒ…リンク部材、４…容器（被移送物）、４ａ，４ｂ…係止部、５…制御回路、６…アクチュエータ駆動手段、７…計量値生成回路、８…重量決定手段、８ａ…切換回路、８ｂ…全荷重検出手段、８ｃ…容器荷重検出手段、８ｄ…演算手段、Ｌ１…平行リンク。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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