(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体上に回転自在に搭載されたドラム内の積載物の積載量を計量するミキサ車の積載量計量装置であって、
前記車体の後方において前記ドラムの後方を支持する後方ドラム受部に設けられ、前記ドラムの回転軸に対して垂直な方向の前記ドラムの荷重を検出する後方荷重検出器と、
前記車体の状態を示す車体状態量及び前記ドラムの状態を示すドラム状態量の少なくとも一方と、前記後方荷重検出器の検出値と、に基づいて積載物の積載量を算出する演算部と、を備えることを特徴とするミキサ車の積載量計量装置。
【請求項２】
前記後方ドラム受部は、回転しながら前記ドラムを接触支持するローラと、前記ローラに挿通して設けられ前記ローラを回転自在に支持するピンと、を有し、
前記後方荷重検出器は、前記ローラを介して前記ピンに作用する前記ドラムの荷重を検出することを特徴とする請求項１に記載のミキサ車の積載量計量装置。
【請求項３】
前記ローラは、一対設けられ、
前記後方荷重検出器は、前記ローラに挿通される前記ピンにそれぞれ設けられる第１後方荷重検出器と第２後方荷重検出器とを有し、
前記車体状態量は、前記車体の前後方向の傾斜量であり、
前記ドラム状態量は、前記ドラムの回転数及び前記ドラム内の積載物の粘性の少なくとも一方であり、
前記演算部は、前記第１後方荷重検出器の検出値と前記第２後方荷重検出器の検出値との和から積載物の重量を算出し、算出された積載物の重量を前記車体状態量及び前記ドラム状態量の少なくとも一方に基づいて補正することによって積載物の積載量を算出することを特徴とする請求項２に記載のミキサ車の積載量計量装置。
【請求項４】
前記車体の横転の危険性を判定する判定部と、前記判定部の判定結果と前記演算部の演算結果を表示する表示部と、をさらに備え、
前記判定部は、前記第１後方荷重検出器の検出値と前記第２後方荷重検出器の検出値との差に基づいて、前記車体の横転の危険性を判定し、
前記表示部は、前記判定部で判定された前記車体の横転の危険性を表示することを特徴とする請求項３に記載のミキサ車の積載量計量装置。
【請求項５】
前記車体の横転の危険性を判定する判定部と、前記判定部の判定結果と前記演算部の演算結果を表示する表示部と、をさらに備え、
前記ローラは、一対設けられ、
前記後方荷重検出器は、前記ローラに挿通される前記ピンにそれぞれ設けられる第１後方荷重検出器と第２後方荷重検出器とを有し、
前記判定部は、前記第１後方荷重検出器の検出値と前記第２後方荷重検出器の検出値との差に基づいて、前記車体の横転の危険性を判定し、
前記表示部は、前記判定部で判定された前記車体の横転の危険性を表示することを特徴とする請求項２に記載のミキサ車の積載量計量装置。
【請求項６】
前記車体の前方において前記ドラムの前方を支持する前方ドラム受部に設けられ、前記ドラムの荷重を検出する前方荷重検出器をさらに備え、
前記演算部は、前記車体状態量と、前記前方荷重検出器の検出値と、前記後方荷重検出器の検出値と、に基づいて積載物の積載量を算出することを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のミキサ車の積載量計量装置。
【請求項７】
前記前方荷重検出器は、前記ドラムの回転軸に対して垂直な方向の前記ドラムの荷重を検出することを特徴とする請求項６に記載のミキサ車の積載量計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミキサ車の積載量計量装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、前方ドラム受部に設置されたロードセルと、左右一対の後方ドラム受部にそれぞれ設置されたロードセルと、を備えたミキサ車の積載量計量装置が記載されている。特許文献１には、ミキサ車の積載量を求める方法として、各ロードセルの検出値を足し合わせる方法と、前方ドラム受部と後方ドラム受部とに作用する荷重の分担率と前方ドラム受部に設置されたロードセルの検出値とから推定する方法と、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９３１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的にロードセルは、所定の方向の荷重を検出する。つまり、特許文献１に記載のミキサ車の積載量計量装置では、車体が傾斜すると、ロードセルは、鉛直方向ではなく、車体に垂直な方向の荷重を検出することになる。このように、車体が傾斜した場合には、各ロードセルにより検出される荷重の方向が鉛直方向ではなくなるため、積載量の計量精度が低下するおそれがある。
【０００５】
また、特許文献１に記載のミキサ車の積載量計量装置では、前方ドラム受部と後方ドラム受部とに作用する荷重の分担率は一定とされている。しかしながら、荷重の分担率は、ドラム内における積載物の分布状態に応じて変化し、積載物の分布状態は、車体の傾斜やドラムの回転速度、積載物の粘性等によって変化する。つまり、荷重の分担率を一定とした場合には、積載量の計量精度が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ミキサ車の積載量の計量精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、積載量計量装置が、車体の後方においてドラムの後方を支持する後方ドラム受部に設けられドラムの回転軸に対して垂直な方向のドラムの荷重を検出する後方荷重検出器と、この後方荷重検出器の検出値と、車体の状態を示す車体状態量及びドラムの状態を示すドラム状態量の少なくとも一方と、に基づいて積載物の積載量を算出する演算部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明では、ドラムの回転軸に対して垂直な方向に作用するドラムの荷重を検出する後方荷重検出器の検出値と、車体の状態を示す車体状態量及びドラムの状態を示すドラム状態量の少なくとも一方と、に基づいて積載物の積載量が算出される。このように、積載物の積載量は、後方荷重検出器の検出値だけではなく、ドラム内における積載物の分布状態に影響を及ぼす車体状態量及びドラム状態量の少なくとも一方も加味して算出される。
【０００９】
第２の発明は、後方ドラム受部が、回転しながらドラムを接触支持するローラと、ローラに挿通して設けられローラを回転自在に支持するピンと、を有し、後方荷重検出器が、ローラを介してピンに作用するドラムの荷重を検出することを特徴とする。
【００１０】
第２の発明では、ロードセルが、ローラを支持するピンの部分に組み込まれる。このように、ロードセルは、従来から設けられる部材に代えて組み込まれるため、車両の構造を大幅に変更することなく、容易に組み込むことができる。
【００１１】
第３の発明は、ローラが、一対設けられ、後方荷重検出器が、ローラに挿通されるピンにそれぞれ設けられる第１後方荷重検出器と第２後方荷重検出器とを有し、車体状態量が車体の前後方向の傾斜量であり、ドラム状態量がドラムの回転数及びドラム内の積載物の粘性の少なくとも一方であり、演算部が、第１後方荷重検出器の検出値と第２後方荷重検出器の検出値との和から積載物の重量を算出し、算出された積載物の重量を車体状態量及びドラム状態量の少なくとも一方に基づいて補正することによって積載物の積載量を算出することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明では、積載物の重心位置の変化の起因となる車体の傾斜角度やドラムの回転数、ドラム内の積載物の粘性に基づいて、ロードセルの検出値から算出された重量が補正される。このように、積載物の重心位置の変化の影響が補償されるため、ミキサ車の積載量の計量精度を向上させることができる。
【００１３】
第４及び第５の発明は、積載量計量装置が車体の横転の危険性を判定する判定部と、判定部の判定結果と演算部の演算結果を表示する表示部と、をさらに備え、判定部が、第１後方荷重検出器の検出値と第２後方荷重検出器の検出値との差に基づいて、車体の横転の危険性を判定し、表示部が、判定部で判定された車体の横転の危険性を表示することを特徴とする。
【００１４】
第４及び第５の発明では、ロードセルの検出値の差を利用して、車両がカーブを旋回するときの横転の危険性を判定することができるとともに、表示部を介して、横転の危険性を知らせることができる。
【００１５】
第６の発明は、積載量計量装置が車体の前方においてドラムの前方を支持する前方ドラム受部に設けられドラムの荷重を検出する前方荷重検出器をさらに備え、演算部が、車体状態量と、前方荷重検出器の検出値と、後方荷重検出器の検出値と、に基づいて積載物の積載量を算出することを特徴とする。
【００１６】
第６の発明では、後方ドラム受部において荷重を検出するロードセルの検出値と、前方ドラム受部において荷重を検出するロードセルの検出値と、車体状態量と、に基づいてドラムの重量が算出される。ドラムの重量を算出するにあたって、積載物の重心位置の移動の影響を受けることがないため、ミキサ車の積載量の計量精度を向上させることができる。
【００１７】
第７の発明は、前方荷重検出器が、ドラムの回転軸に対して垂直な方向のドラムの荷重を検出することを特徴とする。
【００１８】
第７の発明では、前方荷重検出器及び後方荷重検出器は、ドラムの回転軸に対して垂直な方向のドラムの荷重を検出するように、換言すれば、同じ方向におけるドラムの荷重を検出するように配置される。このため、例えば、車体が傾斜した場合であっても、車体の傾斜角度とドラムの回転軸の角度とに基づいて、ドラムの鉛直方向における重量を容易に算出することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ミキサ車の積載量の計量精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る積載量計量装置を備えるミキサ車の側面図である。
【図２】図１のII−II線に沿うミキサ車の断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿うガイドローラの断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る積載量計量装置のブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る積載量計量装置のロードセルの回路図である。
【図６】ミキサ車のミキサドラムに作用する力の釣り合いを説明する図である。
【図７】車体の傾斜角度に応じて変化する算出重量と実際重量との相関性を示すグラフである。
【図８】ミキサドラムの回転数に応じて変化する算出重量と実際重量との相関性を示すグラフである。
【図９】スランプ値に応じて変化する算出重量と実際重量との相関性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る積載量計量装置による重量計測モードの演算手順を示すフローチャートである。
【図１１】ミキサドラムが回転したときの積載物の重心移動を説明する図である。
【図１２】単位容積あたりの荷重差とスランプ値との相関性を示すグラフである。
【図１３】本発明の第１実施形態に係る積載量計量装置によるスランプ値推定モードの演算手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第１実施形態に係る積載量計量装置による車体横転判定モードの演算手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る積載量計量装置のブロック図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る積載量計量装置を備えるミキサ車の前方ドラム受部を拡大して示した拡大図である。
【図１７】図１６のXVII−XVII線に沿う前方ドラム受部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るミキサ車の積載量計量装置について説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
まず、図１〜３を参照して、積載量計量装置１００が設けられるミキサ車１について説明する。図１に示されるミキサ車１は、コンクリートプラントでミキサドラム１０内に投入された生コンクリート（以下、「生コン」と称する。）を運搬する車両である。ミキサ車１は、生コン以外に砂利や砂等の骨材を運搬するが、以下の説明では積載物として生コンを積載する場合について説明する。
【００２３】
ミキサ車１は、生コンを積載するミキサドラム１０と、ミキサドラム１０を回転駆動する駆動装置２０と、ミキサドラム１０に生コンを供給するホッパ３０と、ミキサドラム１０から排出される生コンを所定位置に誘導するシュート４０と、を備える。
【００２４】
ミキサドラム１０は、後端が開口端として形成された円筒状部材であって、車体２の架台２ａ上に回転自在に搭載されている。
【００２５】
ミキサドラム１０の前端にはミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１に沿って延在する駆動軸１０ａが設けられ、ミキサドラム１０の後部外周には円環状のローラリング１０ｂが設けられる。ミキサドラム１０の駆動軸１０ａは、架台２ａの前側に配置された駆動装置２０内に設けられる油圧モータ（図示省略）にギアボックス（図示省略）を介して連結されている。ミキサドラム１０は、油圧モータによって正回転又は逆回転するように構成されている。
【００２６】
ミキサドラム１０の後方側は、ローラリング１０ｂを介して、架台２ａの後方に配置された後方ドラム受部５０によって下方から支持される。ミキサドラム１０の前方側は、駆動装置２０を介して、架台２ａの前方に配置された前方ドラム受部６０によって下方から支持される。ミキサドラム１０は、前方よりも後方が上方に持ち上げられた前下がり姿勢で架台２ａ上に配置される。
【００２７】
このように支持されるミキサドラム１０は、図１において、車体前後方向における水平方向をＸ軸、鉛直方向をＹ軸とし、前方ドラム受部６０の仮想的な支持点を原点ＯとするＸ−Ｙ座標系に対して、原点Ｏを中心に所定の角度（仰角θ）だけ回転したＸ’−Ｙ’座標系のＸ’軸を中心として回転する。つまり、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１は、Ｘ’軸に一致する。車体２が前後方向において水平である場合には、仰角θは、所定の回転軸角度θ１となる。一方、車体２が前後方向において傾いている場合には、仰角θは、回転軸角度θ１に傾斜角度αを加算又は減算した大きさとなる。
【００２８】
ミキサドラム１０内には、図示しないドラムブレードがドラム内壁面に沿って螺旋状に配設されている。ミキサドラム１０とともに回転するドラムブレードによって、ミキサドラム１０内に積載された生コンの攪拌等が行われる。
【００２９】
ミキサドラム１０が正回転する場合には、ドラムブレードは、ミキサドラム１０内の生コンを攪拌しながら前方に移動させる。一方、ミキサドラム１０が逆回転する場合には、ドラムブレードは、生コンを攪拌しながら後方に移動させる。このようにミキサドラム１０を逆回転させることで、ミキサドラム１０の開口端から生コンを排出することができる。ミキサドラム１０から排出された生コンは、ミキサ車１の後方下部に旋回自在に設けられたシュート４０を介して所定位置に誘導される。
【００３０】
なお、ミキサ車１の後方上部に設けられたホッパ３０を介して、ミキサドラム１０内へ生コンを投入する場合には、ミキサドラム１０を攪拌時よりも高速で正回転させて、投入された生コンを速やかに前方へ移動させる。
【００３１】
次に、図２及び図３を参照して、後方ドラム受部５０の構造について説明する。図２は、図１のII−II線に沿う断面図であり、ミキサドラム１０の内部や後方ドラム受部５０よりも下方の構造については省略して示している。図３は、図２のIII−III線に沿う断面図である。
【００３２】
図２に示されるように、後方ドラム受部５０には、車体２の後方側から見てミキサドラム１０の右側を支持する第１ガイドローラ５１と、ミキサドラム１０の左側を支持する第２ガイドローラ５２と、が設けられる。各ガイドローラ５１，５２には、ピン型のロードセル７１，７２がそれぞれ組み込まれる。図３を参照し、第１ガイドローラ５１の構造について説明する。
【００３３】
第１ガイドローラ５１は、ローラリング１０ｂに接触する円環状のローラ５４と、ローラ５４を回転自在に支持するピン型の第１ロードセル７１と、第１ロードセル７１が接触することなく挿通する挿通孔５５ａが形成された一対の支持枠５５と、を有する。
【００３４】
このように、ローラ５４を支持するピンは、ピン型の第１ロードセル７１によって構成される。第１ロードセル７１は円柱状に形成された弾性体であり、支持枠５５に固定される固定部材５６によって両端部７１ｂが固定され、中央部７１ａがローラ５４との間に設けられる転がり軸受５７の内輪に圧入固定される。
【００３５】
中央部７１ａと両端部７１ｂとの間には第１ロードセル７１に作用する荷重によって歪を生じる起歪部７１ｃがそれぞれ設けられる。起歪部７１ｃには図示しない歪ゲージが取り付けられており、起歪部７１ｃにおける歪量に応じて歪ゲージの抵抗が変化することで荷重に比例した電気信号が第１ロードセル７１から出力される。
【００３６】
第１ガイドローラ５１は、ミキサドラム１０に対して、第１ロードセル７１の軸心Ｃ２とミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１とが平行となるように配置される。このため、第１ロードセル７１には、図３において太線矢印で示されるように、Ｙ’軸方向の荷重が作用する。つまり、第１ロードセル７１は、ミキサドラム１０の鉛直方向の荷重ではなく、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１（Ｘ’軸）に対して垂直なＹ’軸方向におけるミキサドラム１０の荷重を検出する。
【００３７】
第２ガイドローラ５２は、第１ガイドローラ５１と同様の構造を有しており、ローラ５４を支持するピンには、ピン型の第２ロードセル７２が組み込まれる。第２ロードセル７２は、第１ロードセル７１と同様に、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１に対して垂直なＹ’軸方向におけるミキサドラム１０の荷重を検出する。
【００３８】
続いて、主に図４及び図５を参照して、ミキサドラム１０内の積載される生コンの積載量を計量する積載量計量装置１００について説明する。図４は、積載量計量装置１００の概略構成を示すブロック線図である。図５は、ロードセル７１，７２の回路図である。
【００３９】
積載量計量装置１００は、ミキサドラム１０の後方を支持する後方ドラム受部５０に設けられ、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１に対して垂直なＹ’軸方向におけるミキサドラム１０の荷重を検出する後方荷重検出器としての一対のロードセル７１，７２と、ミキサ車１の状態を示す車体状態量及びミキサドラム１０の状態を示すドラム状態量の少なくとも一方と、一対のロードセル７１，７２の検出値と、に基づいて生コンの積載量を算出する演算部１１０と、演算部１１０の演算結果等を表示する表示部１２０と、を備える。
【００４０】
演算部１１０は、積載量等を演算するためのプログラムやマップ、演算式等が記憶された図示しないメモリと、プログラムに従って積載量等を演算する図示しないＣＰＵと、各種センサ及びロードセルの検出値が入力されるとともに、演算結果等を表示部１２０へ出力する図示しない入出力インターフェースと、を有する。また、演算部１１０は、予め定められた閾値と演算結果とを比較する判定部１１１を有する。
【００４１】
演算部１１０には、ミキサ車１の水平面に対する前後方向の傾斜角度を検知する傾斜センサ１３１の検出値と、ミキサドラム１０の回転速度及び回転位置を検出するミキサドラムセンサ１３２の検出値と、が入力される。さらに、演算部１１０には、入力部１３３を介してオペレータによって入力される生コンの密度やスランプ値といった情報や入出力インターフェースを介して接続される他の装置、例えばスランプ計測装置から計測値などが入力される。傾斜センサ１３１は、架台２ａ上に配置され、ミキサドラムセンサ１３２（不図示）は、駆動装置２０内に設けられる。
【００４２】
表示部１２０は、生コンの重量やスランプ値、車体２が横転する危険性など演算部１１０で演算された結果を表示する。また、表示部１２０は、表示された内容に危険性がある場合は、表示色を変更したり警報音を発したりすることによってオペレータにその内容を知らせる。このように、表示部１２０は、単に演算結果を表示するだけではなく、警告機能も有する。
【００４３】
演算部１１０、表示部１２０及び入力部１３３は、１つの演算表示ユニット１５０として、図１に示すように、車両のキャビン内に配置される。特に、入力部１３３は、表示部１２０にタッチパネル等を設けることによって、表示部１２０と一体化してもよい。
【００４４】
ロードセル７１，７２は、上述のように、ローラ５４を支持するピンとして組み込まれるピン型の第１ロードセル７１及び第２ロードセル７２である。第１ロードセル７１及び第２ロードセル７２は、図１に示される架台２ａ上に配置されるロードセル接続箱１４５を介してキャビン内に配置される演算部１１０に接続される。ロードセル接続箱１４５内には、図５に示されるように、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力とを合成する回路を有する回路切換部１４０が設けられる。演算部１１０には、回路切換部１４０において合成された第１ロードセル７１及び第２ロードセル７２の出力値が入力される。
【００４５】
回路切換部１４０は、第１位置と第２位置に切り換えられる切換スイッチ１４１を有し、切換スイッチ１４１が第１位置にあるとき、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力とが同じ極性で接続される第１接続状態（図５に図示される状態）となり、切換スイッチ１４１が第２位置にあるとき、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力とが異なる極性で接続される第２接続状態となる。
【００４６】
具体的には、切換スイッチ１４１が第１位置にあるとき、第１ロードセル７１のプラス極と第２ロードセル７２のプラス極、第１ロードセル７１のマイナス極と第２ロードセル７２のマイナス極、がそれぞれ接続され、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力とが合算された値が演算部１１０へと出力される。
【００４７】
一方、切換スイッチ１４１が第２位置にあるときには、第１ロードセル７１のプラス極と第２ロードセル７２のマイナス極、第１ロードセル７１のマイナス極と第２ロードセル７２のプラス極、がそれぞれ接続され、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力との差分が演算部１１０へと出力される。切換スイッチ１４１の切り換えは、演算部１１０によって制御される。
【００４８】
次に、積載量計量装置１００によって、ミキサドラム１０内の生コンの積載量を計量する方法について説明する。
【００４９】
図６に、車体２が水平である時のミキサドラム１０に作用する力の釣り合いを示す。ミキサドラム１０が後方ドラム受部５０と前方ドラム受部６０とで支持される場合、後方ドラム受部５０の支持力をＷ１、前方ドラム受部６０の支持力をＷ２、とするとＹ軸方向の力の釣り合いよりミキサドラム１０の重量Ｗは、Ｗ＝Ｗ１+Ｗ２で表される。一方、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１（Ｘ’軸）に対して垂直なＹ’軸方向についてみると、Ｗｃｏｓθ＝Ｗ１ｃｏｓθ+Ｗ２ｃｏｓθとなる。
【００５０】
ここで、上述のように、後方ドラム受部５０において荷重を検出するロードセル７１，７２は、Ｙ’軸方向の荷重を検出するように取り付けられている。したがって、一対のロードセル７１，７２の出力値を合算したものは、Ｗ１ｃｏｓθに相当する。
【００５１】
また、車体２が水平面に対して前後方向に傾斜している場合には、仰角θは、回転軸角度θ１に傾斜角度αを加算又は減算した大きさとなる。このため、ロードセル７１，７２の出力値を合算したものは、Ｗ１ｃｏｓ（θ１±α）となる。傾斜角度αは傾斜センサ１３１によって求められ、また、回転軸角度θ１は予め設定された値であることから、後方ドラム受部５０の支持力Ｗ１は、容易に算出される。したがって、後方ドラム受部５０の支持力Ｗ１と前方ドラム受部６０の支持力Ｗ２との分担率が求められれば、後方ドラム受部５０の支持力Ｗ１と分担率とに基づいてミキサドラム１０の重量Ｗを算出することができる。
【００５２】
しかしながら、後方ドラム受部５０の支持力Ｗ１と前方ドラム受部６０の支持力Ｗ２との分担率は、一定ではなく、ミキサドラム１０内の生コンの分布状態、すなわち、生コンの重心位置に応じて変化する。そこで本実施形態では、算出されたミキサドラム１０の重量Ｗを、生コンの重心位置の変化に影響を及ぼすミキサドラム１０の状態を示すドラム状態量及び車体２の状態を示す車体状態量の少なくとも一方に基づいて補正することで、より正確なミキサドラム１０の重量Ｗを求めている。
【００５３】
具体的には、ドラム状態量として、ミキサドラム１０内の生コンの投入量、ミキサドラム１０の回転数、及び、ミキサドラム１０内の生コンのスランプ値（粘性）が用いられ、車体状態量として、車体２の傾斜角度αが用いられる。
【００５４】
まず、ミキサドラム１０内の生コンの投入量が生コンの重心位置に及ぼす影響について説明する。
【００５５】
車体２が水平であり、ミキサドラム１０が停止した状態において、ミキサドラム１０内に生コンが投入されると、投入量が増加するにつれて、生コンの重心位置は前方から後方へと移動する。つまり、生コンの投入量が増加するにつれて、生コンの重心位置は、後方ドラム受部５０に近づくことになる。このため、分担率が一定であると仮定して、後方ドラム受部５０で検出された荷重からミキサドラム１０の重量Ｗを算出すると、実際の重量に対して誤差が生じる。
【００５６】
この場合、分担率が一定であると仮定して後方ドラム受部５０で検出された荷重から算出された算出重量Ｗｃａｌと実際の重量Ｗｒとは、図７のグラフにおいて実線で示される関係となる。例えば、点線で示されるように、投入量が少ないときに算出された算出重量Ｗｃａｌに対して、実際の重量Ｗｒは多くなっている。これは、投入量が少ないと、生コンの重心位置が後方ドラム受部５０から離れ、全体の荷重に対して後方ドラム受部５０に作用する荷重の割合が小さくなるためである。
【００５７】
このため、算出重量Ｗｃａｌと実際の重量Ｗｒとの相関性に基づいて換算式やマップを作成し、この換算式等に基づいて算出重量Ｗｃａｌを補正すれば、生コンの投入量が生コンの重心位置に及ぼす影響が補償されたミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求めることができる。換算式やマップは、演算部１１０のメモリに記憶され、ミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求める際に用いられる。
【００５８】
次に、車体２の傾斜角度が生コンの重心位置に及ぼす影響について説明する。
【００５９】
車両が傾斜地に停車している場合、ミキサドラム１０の傾きも変化するため、ミキサドラム１０内に積載された流動性のある生コンは、車両の傾斜角度αに応じて重心位置が移動する。例えば車体２の前方が後方よりも下がっている前下がりの状態では、生コンの重心位置は車体２が水平である時よりも前方へ移動し、車体２の後方が前方よりも下がっている後下がりの状態では、生コンの重心位置は車体２が水平である時よりも後方へと移動する。このように、生コンの重心位置が変化すると、分担率も変化するため、後方ドラム受部５０で検出された荷重から分担率が一定であると仮定してミキサドラム１０の重量Ｗを算出すると、実際の重量Ｗｒに対して誤差が生じる。
【００６０】
この場合、分担率が一定であると仮定して後方ドラム受部５０で検出された荷重から算出された算出重量Ｗｃａｌと車体２の傾斜角度と実際の重量Ｗｒとは、図７のグラフにおいて、破線と一点鎖線で示される関係となる。破線は、車体２が前下がりとなっている場合であり、一点鎖線は、車体２が後下がりとなっている場合である。なお、図７のグラフにおいて、実線は、車体２が傾斜しておらず、水平状態にある場合を示す。
【００６１】
図７のグラフに示されるように、例えば、車体２が後下がりである場合（一点鎖線）よりも車体２が前下がりである場合（破線）の方が、算出重量Ｗｃａｌは、実際の重量Ｗｒよりも少なく算出される。これは、車体２が前下がりである場合、生コンの重心位置が後方ドラム受部５０から離れ、全体の荷重に対して後方ドラム受部５０に作用する荷重の割合が小さくなるためである。なお、車体２が前下がりに傾斜するほどグラフの傾きは小さくり、車体２が後下がりに傾斜するほどグラフの傾きは大きくなる。
【００６２】
このため、算出重量Ｗｃａｌと車体２の傾斜角度αと実際の重量Ｗｒとの相関性に基づいて換算式やマップを作成し、この換算式等に基づいて算出重量Ｗｃａｌを補正すれば、車体２の傾斜角度αが生コンの重心位置に及ぼす影響が補償されたミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求めることができる。換算式やマップは、演算部１１０のメモリに記憶され、ミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求める際に用いられる。なお、車体２の傾斜角度αは、上述の傾斜センサ１３１によって検出される。
【００６３】
次に、ミキサドラム１０の回転数が生コンの重心位置に及ぼす影響について説明する。なお、ミキサドラム１０の回転数とは、単位時間当たりの回転数であり、いわゆる回転速度を意味する。
【００６４】
撹拌回転中のミキサドラム１０内の生コンは、ミキサドラム１０内に設けられた螺旋状のドラムブレードによってミキサドラム１０の前方へ押し付けられる。このため、生コンの表面は、例えば、図６に破線で示されるように、後下がりに傾くことになる。この生コンの表面の傾きは、ミキサドラム１０の回転数が高いほど、すなわち、回転速度が速いほど大きくなり、傾きが大きいほど生コンの重心位置は前方へと移動する。
【００６５】
この場合、分担率が一定であると仮定して後方ドラム受部５０で検出された荷重から算出された算出重量Ｗｃａｌとミキサドラム１０の回転数と実際の重量Ｗｒとの関係は、図８のグラフに示されるように、ミキサドラム１０の回転数に応じて変化する。図８のグラフにおいて、実線は、ミキサドラム１０が回転していないときであり、破線は、ミキサドラム１０が低速で回転しているときであり、一点鎖線は、ミキサドラム１０が破線で示されるときよりも高速で回転しているときである。
【００６６】
例えば、点線で示されるように、ミキサドラム１０が低速で回転しているとき（破線）よりもミキサドラム１０が高速で回転しているとき（一点鎖線）の方が、算出重量Ｗｃａｌは、実際の重量Ｗｒよりも少なく算出される。これは、ミキサドラム１０が高速で回転している場合、生コンの重心位置が後方ドラム受部５０から離れ、全体の荷重に対して後方ドラム受部５０に作用する荷重の割合が小さくなるためである。
【００６７】
このため、算出重量Ｗｃａｌとミキサドラム１０の回転数と実際の重量Ｗｒとの相関性に基づいて換算式やマップを作成し、この換算式等に基づいて算出重量Ｗｃａｌを補正すれば、ミキサドラム１０の回転数が生コンの重心位置に及ぼす影響が補償されたミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求めることができる。換算式やマップは、演算部１１０のメモリに記憶され、ミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求める際に用いられる。なお、ミキサドラム１０の回転数は、上述のミキサドラムセンサ１３２により検出される。
【００６８】
次に、ミキサドラム１０内の生コンのスランプ値が生コンの重心位置に及ぼす影響について説明する。
【００６９】
上述のように、回転中のミキサドラム１０内の生コンは、ミキサドラム１０内に設けられた螺旋状のドラムブレードにより、ミキサドラム１０の前方へ押し付けられ、生コンの表面は後下がりに傾くことになる。生コンの表面の傾きは、生コンのスランプ値（粘性）と相関があり、スランプ値が小さいほど、すなわち粘性が大きいほど大きくなる。そして、生コンの表面の傾きが大きくなるほど生コンの重心位置は前方へと移動する。
【００７０】
この場合、分担率が一定であると仮定して後方ドラム受部５０で検出された荷重から算出された算出重量Ｗｃａｌと生コンのスランプ値と実際の重量Ｗｒとの関係は、図９のグラフに示されるように、生コンのスランプ値に応じて変化する。図９のグラフにおいて、破線は、ミキサドラム１０が所定の回転数で回転し、スランプ値が大きい（粘性が低い）場合であり、一点鎖線は、ミキサドラム１０が破線の場合と同じ回転数で回転し、スランプ値が小さい（粘性が高い）場合である。
【００７１】
例えば、点線で示されるように、スランプ値が大きく粘性が低い場合（破線）よりもスランプ値が小さく粘性が高い場合（一点鎖線）の方が、算出重量Ｗｃａｌは、実際の重量Ｗｒよりも少なく算出される。これは、粘性が大きいと、生コンの重心位置が後方ドラム受部５０から離れ、全体の荷重に対して後方ドラム受部５０に作用する荷重の割合が小さくなるためである。
【００７２】
このため、算出重量Ｗｃａｌとスランプ値と実際の重量Ｗｒとの相関性に基づいて換算式やマップを作成し、この換算式等に基づいて算出重量Ｗｃａｌを補正すれば、スランプ値が生コンの重心位置に及ぼす影響が補償されたミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求めることができる。換算式やマップは、演算部１１０のメモリに記憶され、ミキサドラム１０の補正重量Ｗｃｏｒを求める際に用いられる。なお、スランプ値は、入力部１３３を介してオペレータにより入力されてもよいし、入出力インターフェースを介して接続されるスランプ計測装置から入力されてもよいし、後述のスランプ値推定モードにより推定された値が用いられてもよい。
【００７３】
続いて、図１０のフローチャートを参照し、積載量計量装置１００で行われるミキサドラム１０内の生コンの重量計測モードについて説明する。
【００７４】
入力部１３３を介してオペレータにより重量計測モードの開始が指示されると、演算部１１０において、生コンの重量計測が開始される。
【００７５】
まず、ステップＳ１０１では、演算部１１０からの指令により、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力とが同じ極性で接続される第１接続状態となるように、切換スイッチ１４１が第１位置に切り換えられる。これにより第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との合算値が演算部１１０に入力される。
【００７６】
続いて、ステップＳ１０２では、重量計測モードの種類判別が行われる。ここでは、ミキサドラム１０が回転している状態で重量の計測を行う回転計測モードと、ミキサドラム１０が停止している状態で重量の計測を行う停止計測モードと、のどちらがオペレータによって選択されているのかが判別される。
【００７７】
停止計測モードが選択された場合、ステップＳ１０３に進み、ミキサドラム１０が停止している状態において、重量計測が開始される。一方、回転計測モードが選択された場合、ステップＳ１０４に進み、ミキサドラム１０が回転している状態において、重量計測が開始される。
【００７８】
停止計測モードでは、ステップＳ１０５において、予め設定された所定位置でミキサドラム１０を停止させる。ミキサドラム１０内には、ドラムブレードが螺旋状に配設されているため、停止位置によっては、第１ロードセル７１と第２ロードセル７２とに作用するドラムブレードの荷重がばらつくおそれがある。このため、ミキサドラム１０は、第１ロードセル７１及び第２ロードセル７２に作用するドラムブレードの荷重が均一となる位置で停止される。
【００７９】
ミキサドラム１０が所定位置で停止したことがミキサドラムセンサ１３２によって確認されると、ステップＳ１０７へ進む。
【００８０】
一方、回転計測モードでは、ステップＳ１０６において、ミキサドラム１０を予め設定された計測回転数で回転させる。回転数が変動すると、生コンの分布状態が安定せず、重心位置が変化してしまう。このため、ミキサドラム１０の回転数は、一定の回転数に設定される。ミキサドラム１０が所定回転数で回転していることがミキサドラムセンサ１３２によって確認されると、ステップＳ１０７に進む。なお、ミキサドラム１０の回転数は、計測回転数に限定されず、任意の回転数であってもよい。
【００８１】
ステップＳ１０７では、第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との合算値と、傾斜センサ１３１の検出値と、が演算部１１０において取得される。上述のように、合算値は、Ｗ１ｃｏｓ（θ±α）に相当する値である。
【００８２】
続いて、ステップＳ１０８では、取得されたロードセル７１，７２の検出値と傾斜センサ１３１の検出値とに基づいて、ミキサドラム１０の算出重量Ｗｃａｌが算出される。ここでは、後方ドラム受部５０の支持力Ｗ１と前方ドラム受部６０の支持力Ｗ２との分担率は、所定の値であると仮定される。
【００８３】
次に、ステップＳ１０９では、分担率に影響を及ぼすパラメータ、すなわち生コンの重心位置に影響を及ぼすパラメータが補正パラメータとして取得される。具体的には、傾斜センサ１３１により検出された傾斜角度α、ミキサドラムセンサ１３２により検出されたミキサドラム１０の回転数、オペレータにより入力された生コンのスランプ値が読み込まれる。なお、停止計測モードでは、ミキサドラム１０の回転数は読み込まれないが、回転を停止した後もスランプ値に応じて生コンの表面は後下がりに傾いた状態に維持されるため、スランプ値は読み込まれる。また、回転計測モードにおいて、ミキサドラム１０の回転数が予め設定された計測回転数に設定されている場合は、ミキサドラム１０の回転数の読み込みは不要である。
【００８４】
ステップＳ１１０では、読み込まれた補正パラメータ（傾斜角度α、ミキサドラム１０の回転数、生コンのスランプ値）に基づいて、ミキサドラム１０の算出重量Ｗｃａｌの補正が行われる。上述のように、算出重量Ｗｃａｌと実際の重量Ｗｒとには、図７から図９に示される相関性がある。演算部１１０では、これらの相関性に基づいて作成された換算式等によって算出重量Ｗｃａｌは補正され、補正重量Ｗｃｏｒが算出される。なお、回転計測モードにおいてミキサドラム１０の回転数が図９に示す粘性による相関性を計測した際の回転数と同じである場合には、図８に示されるミキサドラム１０の回転数による相関性を補正に組み込まなくてもよい。
【００８５】
なお、補正にあたっては、生コンのスランプ値による補正量やミキサドラム１０の回転数による補正量を、傾斜角度αによる補正量に換算して傾斜角度αによる補正と合わせて行ってもよい。具体的には、傾斜角度αが２°であり、スランプ値が１５ｃｍであった場合に、例えばスランプ値による補正が傾斜角度αが３°のときの補正に相当していれば、傾斜角度αを５°（＝２°+３°）として、算出重量Ｗｃａｌを補正しても同じ結果が得られる。
【００８６】
続いてステップＳ１１１では、補正重量Ｗｃｏｒの平均値が算出される。上述のように、ミキサドラム１０内には、ドラムブレードが螺旋状に配設される。このため、ミキサドラム１０内の生コンの分布状態は、ドラムブレードによって変化するが、ミキサドラム１０が１回転するとドラムブレードは同じ位置に戻る。このため、ミキサドラム１０内の生コンの分布状態は、ミキサドラム１０が１回転する毎に、ほぼ同じ状態となる。したがって、補正重量Ｗｃｏｒを、ミキサドラム１０が１回転する間にわたって平均すれば、より正確な重量を求めることができる。なお、停止計測モードである場合には、平均化は行わなくてもよい。
【００８７】
具体的には、ミキサドラム１０が１回転する間に補正重量Ｗｃｏｒを所定回数（例えば６０回）にわたって算出し、ミキサドラム１０が１回転する度に、その平均値を算出する。なお、平均化は、補正重量Ｗｃｏｒではなく算出重量Ｗｃａｌを平均するものであってもよく、この場合は、平均された算出重量Ｗｃａｌに対して前述の補正が行われる。
【００８８】
ステップＳ１１２では、ステップＳ１１１で平均化された補正重量Ｗｃｏｒが演算部１１０から表示部１２０に出力され、表示部１２０において表示される。表示される重量は、生コンを含むミキサドラム１０全体の重量であってもよいし、ミキサドラム１０単体での重量を差し引いた生コンのみ（積載物のみ）の重量であってもよい。また、生コンの密度が入力部１３３を介してオペレータにより入力されていれば、生コンの容積量Ｖを表示することも可能である。また、生コンの適正積載量が入力部１３３を介してオペレータにより設定されていれば、生コンの重量が所定の積載量を超えている場合や所定の積載量を下回っている場合のように、生コンの重量が所定の範囲内にない場合には、表示部１２０に表示される重量の表示色を黄色や赤色に変更したり、警報音を発したりすることでオペレータに注意を促すことも可能である。
【００８９】
以上のように、積載量計量装置１００によれば、正確なミキサドラム１０の重量Ｗ及び容積量Ｖを計量し、オペレータに表示することができる。
【００９０】
上記構成の積載量計量装置１００では、さらに、生コンのスランプ値（粘性）の推定と車体２の横転の危険性の判定とが行われる。
【００９１】
図１１を参照して、積載量計量装置１００において、スランプ値を推定する方法について説明する。図１１は、図１のII−II線に沿う断面図において、ミキサドラム１０が点線矢印で示される方向に回転したときの生コンの重心移動状態を示している。
【００９２】
積載物である生コンがミキサドラム１０内で撹拌されると、生コンクリートの表面は、破線で示される水平状態から実線で示されるように車体２の左右方向に傾き、これと共に重心Ｇの位置も移動する。生コンの表面の傾きは、生コンの粘性が大きいほど大きくなり、それに伴って重心Ｇの移動量も大きくなる。また、重心Ｇの位置が移動することで、第１ロードセル７１で検出される値と第２ロードセル７２で検出される値には差が生じる。例えば、図１１に示されるように、生コンの重心Ｇ位置が第１ロードセル７１寄りに移動すると、第２ロードセル７２で検出される値よりも第１ロードセル７１で検出される値の方が大きくなる。
【００９３】
また、重心Ｇの移動量は、ミキサドラム１０内の生コンの容積量によって変化し、生コンのスランプ値が同じであっても、容積量が大きいほど重心Ｇの移動量は大きくなる。つまり、生コンの重心Ｇの位置と容積量とスランプ値とには相関性があり、生コンの重心Ｇの位置と容積量とから生コンのスランプ値を推定することが可能である。
【００９４】
そこで、積載量計量装置１００では、車体２の左右方向への生コンの重心Ｇ位置の移動によって変化するロードセル７１，７２の荷重差ΔＷ１と、重量計測モードによって算出された重量から換算される容積量Ｖと、に基づいて、生コンのスランプ値を推定する。荷重差ΔＷ１を容積量Ｖで除した単位容積あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｖ）と生コンクリートのスランプ値とは、図１２のグラフに示されるような関係となる。例えば、荷重差ΔＷ１が同じであっても容積量Ｖが大きいほど生コンの表面の傾きは小さくなるため、生コンのスランプ値は大きい、すなわち、粘性は低いと推定される。
【００９５】
図１２に示される単位容積あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｖ）と生コンクリートのスランプ値との相関性に基づいて換算式やマップを作成し、この換算式等に基づいて単位容積あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｖ）から生コンクリートのスランプ値を推定することが可能である。換算式やマップは、演算部１１０のメモリに記憶され、生コンのスランプ値を推定する際に用いられる。なお、生コンのスランプ値は、単位容積あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｖ）と生コンのスランプ値との相関性に代えて、容積量Ｖと荷重差ΔＷ１と生コンのスランプ値との関係を三次元マップ化したものに基づいて推定されてもよい。
【００９６】
また、積載量計量装置１００では、推定されるスランプ値とともに、スランプコーンを使用した実測スランプ値がメモリに記録され、実測スランプ値と推定スランプ値との差分が小さくなるように、推定に用いられるマップや換算式が逐次更新される。なお、生コンの重心位置によって、ミキサドラム１０を駆動する油圧モータの駆動圧も変化することから、荷重差ΔＷ１に代えて、油圧モータの駆動圧に基づいて生コンのスランプ値を推定してもよい。
【００９７】
続いて、図１３のフローチャートを参照し、積載量計量装置１００で行われるスランプ値推定モードについて説明する。
【００９８】
入力部１３３を介してオペレータによりスランプ値推定モードの開始が指示されると、演算部１１０において、スランプ値の推定が開始される。
【００９９】
まず、ステップＳ２０１において、生コンの重量が計測されているか否かが判定される。まだ、生コンの重量が計測されていなければ、ステップＳ２０２に進み、重量計測モードが開始される。生コンの重量がすでに計測されている場合は、ステップＳ２０３に進み、演算部１１０からの指令により、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力とが異なる極性で接続される第２接続状態となるように、切換スイッチ１４１が第２位置へ切り換えられる。これにより第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との差分である荷重差ΔＷ１が演算部１１０に入力される。
【０１００】
続いて、ステップＳ２０４では、ミキサドラム１０を予め設定された計測回転数で回転させる。回転数が変動すると、生コンの分布状態が安定せず、重心位置が変化してしまう。このため、ミキサドラム１０の回転数は、一定の計測回転数に設定される。ミキサドラム１０が所定回転数で回転していることがミキサドラムセンサ１３２によって確認されると、ステップＳ２０５に進む。
【０１０１】
ステップＳ２０５では、第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との差である荷重差ΔＷ１が演算部１１０において取得される。
【０１０２】
次に、ステップＳ２０６では、取得された荷重差ΔＷ１と生コンの容積量Ｖとから単位容積あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｖ）を算出し、メモリに記憶された単位容積あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｖ）と生コンのスランプ値との相関性に基づき、スランプ値を推定する。
【０１０３】
ステップＳ２０７では、推定されたスランプ値の平均値が算出される。上述のように、ミキサドラム１０内にはドラムブレードが螺旋状に配設される。ミキサドラム１０内の生コンの分布状態はドラムブレードによって変化するが、ミキサドラム１０が１回転するとドラムブレードは同じ位置に戻るため、ミキサドラム１０内の生コンの分布状態は、ミキサドラム１０が１回転する毎に、ほぼ同じ状態となる。したがって、推定されたスランプ値を、ミキサドラム１０が１回転する間にわたって平均すれば、より正確なスランプ値を求めることができる。なお、平均化は、推定されたスランプ値ではなく、荷重差ΔＷ１を平均するものであってもよい。この場合、平均された荷重差ΔＷ１と、容積量Ｖと、に基づいてスランプ値が推定される。
【０１０４】
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０７で平均化されたスランプ値が演算部１１０から表示部１２０に出力され、表示部１２０において表示される。スランプコーンを使用した実測スランプ値が入力されている場合は、推定されたスランプ値とともに表示してもよい。
【０１０５】
次に、ステップＳ２０９では、推定されたスランプ値がメモリに記憶される。そして、ステップＳ２１０では、演算部１１０において、メモリに記憶された推定スランプ値と実測スランプ値とが比較され、推定スランプ値と実測スランプ値との差が小さくなるように、推定に用いられる換算式やマップが更新される。
【０１０６】
以上のように、積載量計量装置１００によれば、生コンのスランプ値を推定し、オペレータに表示することができる。推定されたスランプ値は、重量計測モードにおいて使用されてもよい。
【０１０７】
続いて、図１１を参照して、積載量計量装置１００において、車体２の横転の危険性の判定する方法について説明する。
【０１０８】
ミキサ車１では、生コンを撹拌するため、走行中にミキサドラム１０を回転させる。このため、図１１に示すように、車体２の左右方向に生コンの重心が移動し、一方側に生コンが偏った状態になりやすい。このように生コンが偏った状態で車両がカーブを旋回すると、遠心力によって生コンがさらに偏り、車両が横転する可能性が高まる。
【０１０９】
また、生コンの総重量が小さい場合と大きい場合とでは、車体２の左右方向における生コンの重量差が同じであったとしても、総重量が大きい場合の方が生コンの表面の傾きが小さいため、車両が横転する可能性は低い。つまり、生コンの偏り状態を意味する車体２の左右方向における生コンの重量差からだけでは、車体２が横転するか否かを判定することは困難であって、より正確に車体２の横転の可能性を判定するには、生コンの総重量も考慮する必要がある。
【０１１０】
そこで、積載量計量装置１００では、車体２の左右方向への生コンの重心位置の移動及び遠心力に起因する生コンの偏りによって変化するロードセル７１，７２の荷重差ΔＷ１と、重量計測モードによって算出された生コンの重量Ｗと、に基づいて、車体２が横転する可能性を判定する。
【０１１１】
具体的には、判定部１１１において、荷重差ΔＷ１を重量Ｗで除した単位重量あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｗ）と所定の閾値とを比較し、単位重量あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｗ）が所定の閾値を超えたときに車体２が横転する可能性が高いと判定する。車体２の横転の判定については、可能性の有無を判定することに代えて、閾値に対する単位重量あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｗ）の割合を危険度として表示してもよい。
【０１１２】
続いて、図１４のフローチャートを参照し、積載量計量装置１００で行われる横転判定モードについて説明する。
【０１１３】
入力部１３３を介してオペレータにより車体横転判定モードの開始が指示されると、演算部１１０において、車体２が横転する可能性の判定が開始される。
【０１１４】
まず、ステップＳ３０１において、生コンの重量が計測されているか否かが判定される。まだ、生コンの重量が計測されていなければ、ステップＳ３０２に進み、重量計測モードが開始される。生コンの重量がすでに計測されている場合は、ステップＳ３０３に進み、演算部１１０からの指令により、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力とが異なる極性で接続される第２接続状態となるように、切換スイッチ１４１が第２位置へ切り換えられる。これにより第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との差分である荷重差ΔＷ１が演算部１１０に入力される。
【０１１５】
次に、ステップＳ３０４では、第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との差である荷重差ΔＷ１が演算部１１０において取得され、ステップＳ３０５では、取得された荷重差ΔＷ１とミキサドラム１０の重量Ｗとから単位重量あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｗ）が算出される。
【０１１６】
続いて、ステップＳ３０６では、判定部１１１において、メモリに記憶された閾値に対する単位重量あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｗ）の割合である危険度Ｄが算出される。閾値は、単位重量あたりの荷重差（ΔＷ１／Ｗ）が、この閾値を超えると車体２が横転する可能性が高い値に設定される。つまり、危険度Ｄが１以上である場合は、車体２が横転する可能性が高いことを意味する。
【０１１７】
ステップＳ３０７では、算出された危険度Ｄの平滑化処理が行われる。危険度Ｄは、リアルタイムな値であることが要求されるため、比較的高速に処理されるとともにノイズ等が除去される。
【０１１８】
続くステップＳ３０８では、平滑化された危険度Ｄが、演算部１１０から表示部１２０に出力され、表示部１２０において表示される。危険度Ｄの表示色は、危険度Ｄの大きさに応じて変更され、例えば、０．８以下では緑色、０．８から１．０以下では黄色、１．０よりも大きいときは赤色で表示部１２０に表示される。
【０１１９】
ステップＳ３０９では、判定部１１１において、危険度Ｄが１よりも大きいか否かが判定される。危険度Ｄが１を超えた場合、車体２が横転する可能性が非常に高いため、ステップＳ３１０において、判定部１１１から表示部１２０へ警報が出力され、表示部１２０において警報音やランプの点滅等によってオペレータに横転の危険性が通知される。一方、危険度Ｄが１以下である場合は、判定を終了する。
【０１２０】
以上のように、積載量計量装置１００によれば、車体２の横転の危険性を判定し、危険度Ｄをオペレータに表示することができる。さらに、危険性が高い場合は、警報を出力することができる。
【０１２１】
以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１２２】
積載量計量装置１００では、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１に対して垂直な方向に作用するミキサドラム１０の荷重を検出するようにロードセル７１，７２が配置される。このため、車体２が傾斜した場合であっても、車体２の傾斜角度αに基づいて、ミキサドラム１０の鉛直方向における重量を容易に算出することができる。この結果、ミキサ車１の積載量の計量精度を向上させることができる
また、積載量計量装置１００では、後方ドラム受部５０に配置される一対のロードセル７１，７２によってミキサ車１の積載量が計量される。このように従来と比較し少ないロードセル７１，７２により積載量を計量することが可能となるため、積載量計量装置１００の製造コストを低減することができる。
【０１２３】
また、積載量計量装置１００では、生コンの重心位置の変化の起因となるミキサドラム１０内の生コンの容積量やミキサドラム１０の回転数、ミキサドラム１０内の生コンのスランプ値、車体２の傾斜角度αに基づいて、ロードセル７１，７２の検出値から算出された算出重量Ｗｃａｌが補正される。このように、生コンの重心位置の変化の影響が補償されるため、ミキサ車１の積載量の計量精度を向上させることができる。
【０１２４】
また、積載量計量装置１００のロードセル７１，７２は、ガイドローラ５１，５２のローラ５４を支持するピンの部分に組み込まれる。このように、ロードセル７１，７２は、従来から設けられている部材に代えて組み込まれるため、車両の構造を大幅に変更することなく、容易に組み込むことができる。また、ロードセル７１，７２は、ガイドローラ５１，５２のローラ５４を支持するピンの部分に組み込まれるため、車高の変更はなく、また車体２の重量の増加も殆どない。
【０１２５】
さらに、積載量計量装置１００では、ロードセル７１，７２の検出値の差を利用して、ミキサドラム１０内に投入された生コンのスランプ値を推定することができるとともに、車両がカーブを旋回するときの横転の危険性を判定することができる。
【０１２６】
また、積載量計量装置１００では、ミキサドラム１０内に積載される生コンの容積を表示することも可能である。一般的に、土木または建築工事などのコンクリートの打設作業においては、生コンが容積単位で注文される。このため、積載量計量装置１００のように、生コンの投入及び排出によって変化するミキサドラム１０内の生コンの残量を容積単位で表示することが可能な装置を用いることにより、生コンの量を適切に管理することができる。
【０１２７】
また、作業現場で生コンを排出した後、即座にミキサドラム１０内の生コンの残量を確認することが可能となるため、検出された生コンの残量に応じて、他の作業現場へ向かうか、あるいは、生コンの補充に向かうかといった判断を適切に行うことができる。
【０１２８】
＜第２実施形態＞
次に、図１５〜１７を参照して、本発明の第２実施形態に係る積載量計量装置２００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し説明を省略する。
【０１２９】
図１５に示されるように、積載量計量装置２００の基本的な構成は、第１実施形態に係る積載量計量装置１００と同様である。積載量計量装置２００は、前方ドラム受部６０に設けられる第３ロードセル７３及び第４ロードセル７４を備えている点で積載量計量装置１００と相違する。
【０１３０】
図１６及び図１７を参照し、第３ロードセル７３及び第４ロードセル７４が設けられる前方ドラム受部６０の構造について説明する。図１６は、前方ドラム受部６０を拡大して示した拡大図である。図１７は、図１６のXVII−XVII線に沿う断面図である。なお、図１６において、駆動装置２０の断面は省略して示している。
【０１３１】
第３ロードセル７３及び第４ロードセル７４は、車体２の架台２ａ上に設けられる台座６１と、駆動装置２０と、の間に配置される平板型のロードセルである。
【０１３２】
図１６に示すように、第３ロードセル７３の中央部７３ａは、押圧部材６２を介して駆動装置２０と結合され、両端部７３ｂは、脚部６３を介して台座６１と結合される。中央部７３ａと両端部７３ｂとの間には第３ロードセル７３に作用する荷重によって歪を生じる起歪部７３ｃがそれぞれ設けられる。起歪部７３ｃには図示しない歪ゲージが取り付けられており、起歪部７３ｃにおける歪量に応じて歪ゲージの抵抗が変化することで荷重に比例した電気信号が第３ロードセル７３から出力される。第４ロードセル７４も同様の構成を有し、駆動装置２０と台座６１に結合される。
【０１３３】
第３ロードセル７３及び第４ロードセル７４は長手方向がミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１と平行となるように配置される。また、第３ロードセル７３と第４ロードセル７４とは、車体２の左右方向にミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１を挟んで対称的に配置される。このため、第３ロードセル７３及び第４ロードセル７４は、図１６において太線矢印で示すように、ミキサドラム１０の鉛直方向の荷重ではなく、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１（Ｘ’軸）に対して垂直なＹ’軸方向におけるミキサドラム１０の荷重を検出する。
【０１３４】
第３ロードセル７３及び第４ロードセル７４は、第１ロードセル７１及び第２ロードセル７２と同様に、架台２ａ上に配置されるロードセル接続箱１４５を介して演算部１１０に接続される。ロードセル接続箱１４５内に設けられる回路切換部１４０において、第３ロードセル７３の出力と第４ロードセル７４の出力とは同じ極性で接続される。つまり、第３ロードセル７３の検出値と第４ロードセル７４の検出値の合算値が前方ドラム受部６０に作用するＹ’軸方向の荷重として演算部１１０に入力される。
【０１３５】
演算部１１０には、図１５に示されるように、各ロードセル７１〜７４以外に、上記第１実施形態と同様に、表示部１２０、入力部１３３、傾斜センサ１３１及びミキサドラムセンサ１３２が接続される。
【０１３６】
次に、上記構成の積載量計量装置２００によって、ミキサドラム１０内の生コンの重量を計量する方法について説明する。
【０１３７】
上記第１実施形態でも述べたように、図６に示されるように、ミキサドラム１０が後方ドラム受部５０と前方ドラム受部６０とで支持される場合、後方ドラム受部５０の支持力をＷ１、前方ドラム受部６０の支持力をＷ２、とするとＹ軸方向の力の釣り合いよりミキサドラム１０の重量Ｗは、Ｗ＝Ｗ１+Ｗ２となる。一方、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１（Ｘ’軸）に対して垂直なＹ’軸方向についてみると、Ｗｃｏｓθ＝Ｗ１ｃｏｓθ+Ｗ２ｃｏｓθとなる。
【０１３８】
ここで、上記第１実施形態と同様に、後方ドラム受部５０において荷重を検出するロードセル７１，７２は、Ｙ’軸方向の荷重を検出するように取り付けられている。したがって、一対のロードセル７１，７２の出力値を合算したものは、Ｗ１ｃｏｓθに相当する。さらに、積載量計量装置２００では、前方ドラム受部６０において荷重を検出するロードセル７３，７４は、Ｙ’軸方向の荷重を検出するように取り付けられている。したがって、ロードセル７３，７４の出力値を合算したものは、Ｗ２ｃｏｓθに相当する。
【０１３９】
車体２が水平面に対して前後方向に傾斜している場合、仰角θは、回転軸角度θ１に傾斜角度αを加算または減算した大きさとなる。このため、ロードセル７１，７２の出力値は、Ｗ１ｃｏｓ（θ１±α）となり、ロードセル７３，７４の出力値は、Ｗ２ｃｏｓ（θ１±α）となる。ここで、傾斜角度αは傾斜センサ１３１によって求められ、また、回転軸角度θ１は予め設定された値であることから、ｃｏｓ（θ１±α），Ｗ１及びＷ２は容易に算出される。したがって、後方ドラム受部５０の支持力Ｗ１と前方ドラム受部６０の支持力Ｗ２とを合算すれば、ミキサドラム１０の重量Ｗが算出され、この重量Ｗから、何も積載されていない状態のミキサドラム１０の重量を差し引けば、生コンの重量を容易に算出することができる。また、生コンの密度がオペレータにより入力されていれば、生コンの容積量Ｖを表示することも可能である。
【０１４０】
また、積載量計量装置２００は、後方ドラム受部５０において荷重を検出するロードセル７１，７２を備えているため、上記第１実施形態と同様に、スランプ値推定モードと車体横転判定モードとを実行することができる。
【０１４１】
以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１４２】
積載量計量装置２００では、後方ドラム受部５０において荷重を検出するロードセル７１，７２の検出値と、前方ドラム受部６０において荷重を検出するロードセル７３，７４の検出値と、傾斜センサ１３１の検出値と、に基づいてミキサドラム１０の重量Ｗが算出される。このように、積載量計量装置２００では、ミキサドラム１０内の生コンの分布状態、すなわち、生コンの重心位置に応じて変化する分担率を考慮することなくミキサドラム１０の重量Ｗを算出することができる。この結果、ミキサドラム１０の重量Ｗを算出するにあたって、生コンの重心位置の移動の影響を受けることがないため、ミキサ車１の積載量の計量精度を向上させることができる。
【０１４３】
以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【０１４４】
積載量計量装置１００，２００は、車体２の後方においてミキサドラム１０の後方を支持する後方ドラム受部５０に設けられ、ミキサドラム１０の荷重を検出するロードセル７１，７２と、車体２の状態を示す車体状態量及びミキサドラム１０の状態を示すドラム状態量の少なくとも一方と、ロードセル７１，７２の検出値と、に基づいて積載物の積載量を算出する演算部１１０と、を備えることを特徴とする。
【０１４５】
この構成では、積載物の積載量は、車体２の状態を示す車体状態量及びミキサドラム１０の状態を示すドラム状態量の少なくとも一方と、ロードセル７１，７２の検出値と、に基づいて算出される。このように、積載物の積載量は、ロードセル７１，７２の検出値だけではなく、ミキサドラム１０内における積載物の分布状態に影響を及ぼす車体２の状態を示す車体状態量やミキサドラム１０の状態を示すドラム状態量を考慮して算出される。この結果、ミキサ車の積載量の計量精度を向上させることができる。また、積載量として、容積量を表示することによって、生コンの量を適切に管理することができる。
【０１４６】
また、後方ドラム受部５０は、回転しながらミキサドラム１０を接触支持するローラ５４と、ローラ５４に挿通して設けられローラ５４を回転自在に支持するピンと、を有し、ロードセル７１，７２は、ローラ５４を介してピンに作用するミキサドラム１０の荷重を検出することを特徴とする。
【０１４７】
この構成では、ロードセル７１，７２が、ガイドローラ５１，５２のローラ５４を支持するピンの部分に組み込まれる。このように、ロードセル７１，７２は、従来から設けられている部材に代えて組み込まれるため、車両の構造を大幅に変更することなく、容易に組み込むことができる。また、ロードセル７１，７２は、ガイドローラ５１，５２のローラ５４を支持するピンの部分に組み込まれるため、車高の変更はなく、また車体２の重量の増加も殆どない。また、ローラ５４及びピンには、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１に対して垂直な方向のミキサドラム１０の荷重が作用する。一般的にロードセル７１，７２は、垂直方向の荷重を精度よく測定するものであるため、ピンの部分に組み込まれたロードセル７１，７２によって、積載物が搭載されたミキサドラム１０の荷重を精度よく測定することができる。
【０１４８】
また、ローラ５４は、一対設けられ、ロードセル７１，７２は、ローラ５４に挿通されるピンにそれぞれ設けられる第１ロードセル７１と第２ロードセル７２とを有し、車体状態量は、車体２の前後方向の傾斜量であり、ドラム状態量は、ミキサドラム１０の回転数及びミキサドラム１０内の積載物の粘性の少なくとも一方であり、演算部１１０は、第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との和から積載物の重量を算出し、算出された積載物の重量を車体状態量及びドラム状態量の少なくとも一方に基づいて補正することによって積載物の積載量を算出することを特徴とする。
【０１４９】
この構成では、生コンの重心位置の変化の起因となる車体２の傾斜角度やミキサドラム１０の回転数、ミキサドラム１０内の生コンのスランプ値に基づいて、第１ロードセル７１と第２ロードセル７２の検出値から算出された算出重量Ｗｃａｌが補正される。このように、生コンの重心位置の変化の影響が補償されるため、ミキサ車１の積載量の計量精度を向上させることができる。
【０１５０】
また、積載量計量装置１００，２００は、車体２の横転の危険性を判定する判定部１１１と、判定部１１１の判定結果と演算部１１０の演算結果を表示する表示部１２０と、をさらに備え、判定部１１１は、第１ロードセル７１の検出値と第２ロードセル７２の検出値との差に基づいて、車体２の横転の危険性を判定し、表示部１２０は、判定部１１１で判定された車体２の横転の危険性を表示することを特徴とする。
【０１５１】
この構成では、ロードセル７１，７２の検出値の差を利用して、車両がカーブを旋回するときの横転の危険性を判定することができるとともに、表示部１２０を介して、オペレータに横転の危険性を知らせることができる。また、表示部１２０を介して、演算部１１０で演算されたミキサドラム１０の重量Ｗやスランプ値をオペレータに知らせることができる。
【０１５２】
また、積載量計量装置２００は、車体２の前方においてミキサドラム１０の前方を支持する前方ドラム受部６０に設けられ、ミキサドラム１０の荷重を検出するロードセル７３，７４をさらに備え、演算部１１０は、車体状態量と、ロードセル７３，７４の検出値と、ロードセル７１，７２の検出値と、に基づいて積載物の積載量を算出することを特徴とする。
【０１５３】
この構成では、後方ドラム受部５０において荷重を検出するロードセル７１，７２の検出値と、前方ドラム受部６０において荷重を検出するロードセル７３，７４の検出値と、傾斜センサ１３１の検出値と、に基づいてミキサドラム１０の重量Ｗが算出される。このように、積載量計量装置２００では、前方ドラム受部６０と後方ドラム受部５０とにおいてミキサドラム１０の重量が検出されるため、ミキサドラム１０内の生コンの分布状態、すなわち、生コンの重心位置に応じて変化する分担率を考慮することなくミキサドラム１０の重量Ｗを算出することができる。この結果、ミキサドラム１０の重量Ｗを算出するにあたって、生コンの重心位置の移動の影響を受けることがないため、ミキサ車１の積載量の計量精度を向上させることができる。
【０１５４】
また、後方ドラム受部５０に設けられるロードセル７１，７２と前方ドラム受部６０に設けられるロードセル７３，７４とは、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１に対して垂直な方向のミキサドラム１０の荷重を検出することを特徴とする。
【０１５５】
この構成によれば、各ロードセル７１〜７４は、ミキサドラム１０の回転軸心Ｃ１に対して垂直な方向のミキサドラム１０の荷重を検出するように、換言すれば、同じ方向におけるミキサドラム１０の荷重を検出するように配置される。このため、例えば、車体２が傾斜した場合であっても、車体２の傾斜角度αとミキサドラム１０の回転軸角度θ１とに基づいて、ミキサドラム１０の鉛直方向における重量を容易に算出することができる。この結果、ミキサ車の積載量の計量精度を向上させることができる。また、積載量として、容積量を表示することによって、生コンの量を適切に管理することができる。
【０１５６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１５７】
例えば、演算部１１０に対して、第１ロードセル７１の出力と第２ロードセル７２の出力との合算値が入力されるか差分が入力されるかは、回路切換部１４０の切換スイッチ１４１により切り換えられる。これに代えて、演算部１１０に第１ロードセル７１と第２ロードセル７２の両出力を入力し、演算部１１０において、これらを合算または差分を算出してもよい。
【符号の説明】
【０１５８】
１００，２００・・・積載量計量装置、１・・・ミキサ車、２・・・車体、１０・・・ミキサドラム、１０ａ・・・駆動軸、２０・・・駆動装置、５０・・・後方ドラム受部、５１・・・第１ガイドローラ、５２・・・第２ガイドローラ、５４・・・ローラ、６０・・・前方ドラム受部、７１・・・第１ロードセル、７２・・・第２ロードセル、７３・・・第３ロードセル、７４・・・第４ロードセル、１１０・・・演算部、１１１・・・判定部、１２０・・・表示部、１３１・・・傾斜センサ、１３２・・・ミキサドラムセンサ、１３３・・・入力部、１４０・・・回路切換部、１４１・・・切換スイッチ、１４５・・・ロードセル接続箱、１５０・・・演算表示ユニット、Ｃ１・・・回転軸心、Ｃ２・・・ロードセルの軸心、θ１・・・回転軸角度、α・・・車体２の傾斜角度、Ｗ１・・・後方ドラム受部５０の支持力、Ｗ２・・・前方ドラム受部６０の支持力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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