(57)【要約】  【課題】路面の傾斜に影響を受けずに正確に重量計測できる車載計量装置を提供する。  【解決手段】容器１５の下面を支持する荷重計測手段１１Ａ〜１１Ｄと、荷重計測手段１１Ａ〜１１Ｄの設置面の前後左右の傾斜角度を計測する傾斜計１２Ａ、１２Ｂと、荷重計測手段１１Ａ〜１１Ｄで計測された荷重から容器１５重量を引き算して積載重量を演算する重量演算手段１３とを備え、重量演算手段１３は、初期状態において傾斜計１２Ａ、１２Ｂから取得された荷重計測手段１１Ａ〜１１Ｄの設置面の前後・左右の初期傾斜角度α0、β0を記憶する初期データ記憶部１８と、積載物の収容時に荷重計測手段１１Ａ〜１１Ｄで計測された荷重をＷ1、傾斜計１２Ａ、１２Ｂで計測された前後・左右方向の傾斜角をα、βとし、Ｗ＝Ｗ1・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）により傾斜補正後の荷重Ｗを算出する傾斜補正演算部２６とを備えている。  【選択図】図１
2005114425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された容器に収容される積載物の重量を計測する車載計量装置において、
上記車両に取り付けられ上記容器を支持する荷重計測手段と、
上記荷重計測手段の設置面の前後左右の傾斜角度を計測する傾斜計と、
上記荷重計測手段で計測された荷重から上記容器の重量を引き算して上記積載物の重量を演算する重量演算手段とを備え、
上記重量演算手段は、
上記積載物の収容前の初期状態において上記傾斜計から取得された上記荷重計測手段の設置面の前後および左右の初期傾斜角度α0およびβ０を記憶する初期データ記憶部と、
上記積載物の収容時に上記荷重計測手段で計測された荷重をＷ1、上記傾斜計で計測された前後方向の傾斜角をα、上記傾斜計で計測された左右方向の傾斜角をβとし、
Ｗ＝Ｗ1・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）
の数式により傾斜補正後の荷重Ｗを算出する傾斜補正演算部とを備えていることを特徴とする車載計量装置。
【請求項２】
上記初期傾斜角度α0およびβ０は、上記荷重計測手段を車載後にスパン校正している車両状態と同条件下において上記傾斜計から取得している請求項１に記載の車載計量装置。
【請求項３】
上記容器に収容された現時点の総積載重量を記憶部に一時記憶させるための信号を送信する入力手段を備え、
該入力手段による信号入力後の総積載重量から上記記憶部に一時記憶された信号入力前の総積載重量を引き算した値を、信号入力後に積載した収集重量として算出している請求項１または請求項２に記載の車載計量装置。
【請求項４】
上記重量演算手段より演算された重量を表示する重量表示手段を備えている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車載計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載計量装置に関し、詳しくは、バキュームカーや塵芥収集車などの車両に搭載された容器（タンクや荷台等）に収容される積載物（回収物）の重量を精度良く計測するするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バキュームカーや塵芥収集車などの車両に回収積載される積載物の重量を計測する手段としては、定置式の車両重量計や車載式の歪ゲージを用いたロードセルをセンサとして用いた重量計等が知られている。
【０００３】
しかし、定置式の車両重量計では回収物を積載した状態で車両ごと重量計に乗る必要があり、し尿収集やごみ収集作業などでは処理場への搬入時に使われている例があるが、巡回先の個々の収集場所においてその場で計量することができない問題がある。また、図６に示すように、車両５にロードセル７を搭載した車載式の重量計の場合、路面Ｇに傾斜（傾斜角θ）がある場所では、ロードセル７に負荷される荷重Ｗ1とタンク６の真の荷重Ｗとの間で誤差が発生し、平坦な場所での使用に限られてしまう問題がある。
このように、バキュームカーによるし尿・浄化槽汚泥の収集や塵芥収集車によるごみの収集など収集場所における計量を必要とする分野では、路面の傾斜に影響を受けない車載計量装置が求められている。
【０００４】
そこで、特開平８−４１０２号公報に開示された液体運搬車１は、図７に示すように、液体収容タンク５の底部近傍に設けた収容液圧検知用の圧力センサ６と、液体収容タンク５の上部の前後に傾斜角検出手段７ａ、７ｂとを備え、静止液面演算手段、正味容量演算手段によって液面の揺らぎや液面レベルに対応した正味容量および車体の傾斜補正を行って計量を行っている。
しかしながら、上記公報の場合には圧力センサ６を用いた計測であるため液面の揺らぎ等を考慮しなければならないと共に、傾斜角検出手段７ａ、７ｂから得られた車両の傾斜角データを用いてかなり煩雑な計算を行って傾斜補正を行わなければならない問題がある。
【特許文献１】特開平８−４１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、路面の傾斜に影響を受けずに車両の積載重量を正確かつ簡単に計測することのできる車載計量装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、車両に搭載された容器に収容される積載物の重量を計測する車載計量装置において、
上記車両に取り付けられ上記容器を支持する荷重計測手段と、
上記荷重計測手段の設置面の前後左右の傾斜角度を計測する傾斜計と、
上記荷重計測手段で計測された荷重から上記容器の重量を引き算して上記積載物の重量を演算する重量演算手段とを備え、
上記重量演算手段は、
上記積載物の収容前の初期状態において上記傾斜計から取得された上記荷重計測手段の設置面の前後および左右の初期傾斜角度α0およびβ０を記憶する初期データ記憶部と、
上記積載物の収容時に上記荷重計測手段で計測された荷重をＷ1、上記傾斜計で計測された前後方向の傾斜角をα、上記傾斜計で計測された左右方向の傾斜角をβとし、
Ｗ＝Ｗ1・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）
の数式により傾斜補正後の荷重Ｗを算出する傾斜補正演算部とを備えていることを特徴とする車載計量装置を提供している。
【０００７】
上記構成とすると、上記荷重計測手段にかかる荷重Ｗ1と、上記傾斜計で計測された傾斜角度α、βと、初期傾斜角度α0、β０とを上記の簡単な数式に代入して計算するだけで、車両が傾斜路面に停車している場合でも簡単に傾斜補正を行うことができ、積載物の真の重量を精度良く算出することが可能となる。
【０００８】
詳しくは、車両の前後方向をＸ方向、車両の左右方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向とすると、車両が水平な状態などの初期状態で傾斜計により取得されたＹ方向の初期傾斜角度α0およびＸ方向の初期傾斜角度β０を予め取得しておき、その場合のＸＹ平面がＹ軸回りに傾斜した平面に垂直な荷重成分はＷ・ｃｏｓα0であり、その平面が更にＸ軸回りに傾斜した荷重成分はＷ・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0となる。また、収集時に傾斜計から取得されたＸ方向およびＹ方向の傾斜角がαおよびβである場合において、ＸＹ平面がＹ軸回りに傾斜した平面に垂直な荷重成分はＷ・ｃｏｓαであり、その平面が更にＸ軸回りに傾斜した荷重成分はＷ・ｃｏｓα・ｃｏｓβとなる。したがって、後述するように真の荷重ＷはＷ1・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）により算出され、傾斜補正を簡単に行うことができる。
そして、荷重計測手段で取得された荷重を傾斜補正して得られる総重量値から容器重量を引き算することで、内容物である積載物の積載重量を求めることができる。
【０００９】
上記初期傾斜角度α0およびβ０は、上記荷重計測手段を車載後にスパン校正している車両状態と同条件下において上記傾斜計から取得している。
【００１０】
例えば、ロードセル等の荷重計測手段を車両に搭載した場合、荷重計測手段の出力値と真の荷重値との誤差を補正するスパン校正を車載状態において改めて行う必要があるが、上記構成とすると、そのスパン校正時の車両状態と同条件下において（あるいはスパン校正と同時に）、上記傾斜計で計測された前後方向の傾斜角度α0および左右方向の傾斜角度β０を上記初期傾斜角度として上記初期データ記憶部に保存しているので、初期データを取得する際に必ずしも車両が水平である必要がなくなる。つまり、上記荷重計測手段を車両に取り付ける際に水平になるように誤差なく慎重に取り付ける必要がなくなり、取付時点で僅かな傾斜があったとしても計量精度に影響がなく、計量精度および取付作業性が向上すると共にメンテナンスフリーとすることができる。なお、スパン校正とは、荷重計測手段の出力値から換算される荷重データが誤差のない正しい値となるように調整することをいう。
【００１１】
具体的には、定置式のトラックスケール上に車両を乗せた状態で既知の重量を車両に搭載し、この既知の重量またはこのトラックスケールで計測した正味重量に表示値を合わせることでスパン校正を行い、該スパン校正時に傾斜角度の初期値を設定する。この手順により、１年後または数年後の精度確認時においてスパン校正を行う際に、傾斜計で計測された角度と初期傾斜角度と比較することで、傾斜計の計測値が初期状態と同様の正常値を示しているか否かの判定が容易に行える。なお、この時にもトラックスケール上に車両を乗せた状態で計測することで同一の条件が保証できる。また、上記精度確認時において、予め記憶されていた初期傾斜角度α0およびβ０、スパン校正値の誤差が大きくなっている場合には、再度のスパン校正と同時に初期傾斜角度を上記傾斜計から再取得するとよい。
【００１２】
上記容器に収容された現時点の総積載重量を記憶部に一時記憶させるための信号を送信する入力手段を備え、
該入力手段による信号入力後の総積載重量から上記記憶部に一時記憶された信号入力前の総積載重量を引き算した値を、信号入力後に積載した収集重量として算出している。
【００１３】
上記構成とすると、し尿収集やごみ収集作業のように巡回して各収集場所ごとに収集重量を個別に算出する必要がある場合でも、作業者が各収集場所での収集開始時点において上記入力手段で信号入力することで、信号入力後の増分である収集重量を簡単に算出することが可能となる。
【００１４】
上記重量演算手段より演算された重量を表示する重量表示手段を備えている。
即ち、上記重量演算手段により算出された傾斜補正後の上記積載物の総積載重量あるいは／および上記収集重量を上記重量表示手段に表示させることで、作業者が重量を即座に認知することができ、収集作業の能率アップに貢献する。
【発明の効果】
【００１５】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、車両が傾斜路面に停車している場合でも上記数式を用いるだけで簡単に傾斜補正を行うことができ、低コストで積載物の重量を精度良く算出することが可能となる。また、スパン校正時の車両状態と同条件下において傾斜計で計測された前後方向の傾斜角度α0および左右方向の傾斜角度β０を上記初期傾斜角度とすることで、初期データを取得する際に傾斜があっても問題でなくなり、車載計量装置を車両に取り付ける際の作業性や計量精度が向上すると共にメンテナンスフリーとなり、装置の取り扱いを非常に簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
本実施形態の車載計量装置１０は、車体後部にタンク（容器）１５を搭載した衛生車や塵芥収集車などの車両１６に取り付けられ、タンク１５内に収容される積載物（回収物）の重量を計測するものである。
【００１７】
車両計量装置１０は、図１〜図３に示すように、車体後部のフレーム１６ａ上に固定されると共にタンク１５の下面を支持固定する第１〜第４ロードセル（荷重計測手段）１１Ａ〜１１Ｄと、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの設置面と平行になるようにフレーム１６ａに取り付けられた第１、第２傾斜計１２Ａ、１２Ｂと、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄおよび第１、第２傾斜計１２Ａ、１２Ｂとケーブル接続された重量演算手段１３と、重量演算手段１３とケーブル接続された表示操作器１４とを備えている。なお、第１、第２傾斜計１２Ａ、１２Ｂは、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの傾斜角度を測定できるように、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの設置面と平行な面に設置さえすればよく上記形態に限定されない。また、図１および図２に示すように、車両１６の前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向と定義することとする。
【００１８】
第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄは、その上面をタンク１５の設置面として４点支持してタンク１５の全重量を受けている。第１傾斜計１２Ａは第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの前後方向（Ｙ軸回り）の傾斜角度を計測すると共に、第２傾斜計１２Ｂは第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの左右方向（Ｘ軸回り）の傾斜角度を計測している。そして、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄからの荷重信号および第１、第２傾斜計１２Ａ、１２Ｂからの傾斜信号が重量演算手段１３に送信される。
【００１９】
重量演算手段１３は、図３に示すように、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄからの荷重信号（電圧値）を受信して荷重（Ｋｇ）を算出すると共に各ロードセル１１Ａ〜１１Ｄにかかる荷重（ｋｇ）を和算する荷重計測部１９と、第１、第２傾斜計１２Ａ、１２Ｂからの傾斜信号（電圧値）を受信して前後方向の傾斜角度および左右方向の傾斜角度を算出する傾斜角度取得部２０と、各種演算処理を行う演算部１７と、初期状態におけるタンク１５の重量および初期傾斜角度を一時記憶しておく初期データ記憶部１８と、各種データ記憶を行う記憶部２１と、表示操作器１４とのデータ通信を行う通信手段２２とを備えている。
【００２０】
演算部１７は、タンク１５内に収容された積載物の総積載重量の演算や、ある時点から収集された積載物の収集重量などを演算すると共に、車両１６が傾斜した路面に停車している場合の傾斜誤差を補正する傾斜補正演算部２６を設けている。
傾斜補正演算部１７は、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄで計測された総荷重をＷ1、第１、第２傾斜計１２Ａで計測された前後方向（Ｙ軸回り）の傾斜角度をα、第２傾斜計１２Ｂで計測された左右方向（Ｘ軸回り）の傾斜角度をβ、初期状態において第１傾斜計１２Ａで計測された前後方向の初期傾斜角度をα0、初期状態において第２傾斜計１２Ｂで計測された左右方向の初期傾斜角度をβ０とすると、以下の数式１を用いて傾斜補正後の荷重Ｗを算出するプログラムを有している。
[数式１]
Ｗ＝Ｗ1・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）
【００２１】
表示操作器１４は、タンク１５に収容された積載物の現時点の総積載重量を記憶部２１に一時記憶させる信号を送信する入力手段２３と、該信号入力後に収集された積載物の増分である収集重量を表示する収集重量表示部２４と、タンク１５内の総積載重量を表示する総重量表示部２５とを備えている。
【００２２】
次に、傾斜補正の原理について図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。
先ず、スパン校正は、既知の重量Ｗｓを負荷した際の第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの電圧をＶｓとした時、Ｓｓ＝Ｗｓ／Ｖｓでスパン係数Ｓｓを決定し、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの電圧がＶの時の重量値ＷをＷ＝Ｓｓ・Ｖで計算することにより行う。
【００２３】
車載計量装置１０ではＸＹ平面を水平な条件を作ることが難しく、このスパン校正時に鉛直方向Ｚに対する傾斜である初期傾斜角度α0、β0が存在する場合に、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄにかかる荷重はＷｓ・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0となることから、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの電圧はＶｓ0＝Ｖｓ・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0となる。したがって、そのままスパン係数Ｓを求めるとＳ＝Ｗｓ／Ｖｓ0となり、真のスパン係数ＳｓはＳｓ＝Ｓ・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0で求める必要がある。
【００２４】
そして、収集時において実際に傾斜角度α、βの場所で荷重Ｗ1を計量した場合には、得られた第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄの電圧Ｖと傾斜角度α、βから真の重量値Ｗは、
Ｗ＝Ｓｓ・Ｖ／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）
＝Ｓ・Ｖ・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）
＝Ｗ1・ｃｏｓα0・ｃｏｓβ0／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ）
から演算することができ、つまり、上述した数式１により傾斜補正を行った正しい重量（鉛直方向の荷重）Ｗを算出することができる。なお、敢えて、真のスパン係数Ｓｓではなく、上記スパン校正した時のスパン係数Ｓ、電圧値Ｖｓ0および傾斜角度α0、β0を記憶しておくことで、点検時や修理時に参照可能としている。
【００２５】
次に、車載計量装置１０の作用について図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、車載計量装置１０を車両１６に取り付けて車両１６の出荷前に初期設定を行う（Ｓ１）。初期設定は、車載計量装置１０を車載した状態で第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄのスパン校正を行う（Ｓ２）。ここで、スパン校正とは、例えば、定格で８０ｍＶを５ｔとしているロードセルを車両１６に取り付けた状態において４ｔの負荷を加えた場合、計算上は６４ｍＶの出力となるはずが、取付誤差等により６４．０２５ｍＶの出力となった場合に、誤差分の０．０２５ｍＶを補正するスパン校正値を設定することをいう。
【００２６】
そして、上記スパン校正と同時に、第１、第２傾斜計１２Ａ、１２Ｂから取得される初期傾斜角度α0およびβ０を設定し（Ｓ２）、上記スパン校正値および初期傾斜角度α0、β０を初期データ記憶部１８に記憶させる（Ｓ３）。なお、スパン校正および初期傾斜角度α0、β０の設定は、定期的に行っても好適である。
【００２７】
また、車載計量装置１０の電源がＯＮとなっている状態では図５に示すルーチンを繰り返し演算している。詳しくは、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄからの荷重信号を和算して総荷重Ｗ1を算出する（Ｓ４）と共に、第１、第２傾斜計１２Ａ、１２Ｂから傾斜信号により、前後方向の傾斜角度αと左右方向の傾斜角度βを取得（Ｓ５）する。
そして、上記数式１により総荷重Ｗ1の傾斜補正を行って正しい総荷重Ｗを算出することとしている（Ｓ６）。
【００２８】
また、出荷時あるいは／および積載物を収容していない始業点検時などのタンク１５の内部が空の状態において、入力手段２３からタンク設定の指令を行った場合には（Ｓ７）、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄへの荷重の和算すると共に上述した傾斜補正後のタンク重量を算出し、記憶部２１に登録する（Ｓ８）。なお、このタンク重量の設定は、始業点検時等に行うことにより、車両利用者がタンク１５にホース等の付属物をアタッチして使用して重量が変化している場合であっても対応可能となる。
【００２９】
そして、車両１６が積載物（ゴミ等）の収集のため巡回を開始して、タンク１５内に積載物を収容することにより、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄで計測される荷重が増加するが、予め記憶部２１に登録していたタンク重量を引き算することで、タンク１５内部の総積載重量を算出し、総積載重量表示部２５に常時表示している（Ｓ９）。
【００３０】
また、作業者が現場ごとに表示操作器１４の入力手段２３から収集開始の信号を入力することにより（Ｓ１０）、その現場で収集した重量のみを表示する収集重量表示部２４の表示値をゼロリセットすると共に、収集前の時点での総積載重量を記憶部２１に一時記憶させるようにしているので（Ｓ１２）、収集後の総積載重量から一時記憶された収集前の総積載重量を引き算することで、信号入力後の増分である収集重量を算出し、収集重量表示部２４に表示する（Ｓ１１）。
【００３１】
以上の説明より明らかなように、本発明の車載計量装置１０によれば、シンプルかつ低コストの装置にもかかわらず、場所や路面状況を問わずタンク１５に収容している総積載重量および増分である収集重量を正確に知ることができる。例えば、前後に５度、左右に５度傾いた路面状態で計量した場合に、タンク１５が２０００ｋｇの車両１６で収集重量が２００ｋｇあれば、傾斜補正が無いと１７ｋｇの誤差が発生するところを、誤差のない精度良い計量が可能となる。
【００３２】
また、スパン校正時と同時に初期傾斜角度α0およびβ０を初期データ記憶部１８に記憶させているので、車両が水平な状態で初期データを取る必要がなくなるという大きな利点がある。つまり、第１〜第４ロードセル１１Ａ〜１１Ｄを車体のフレーム１６ａおよびタンク１５に固定する際に傾斜が発生したとしても、スパン校正をその状態で行っているので計量精度には全く影響がなくなり、車体への組み付け時に作業者が取付角度等に気を遣う必要がなく、取付作業性を飛躍的に向上させることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では傾斜補正のために数式１を使用しているが、予めタンク１５の前後左右の傾斜角度に応じた補正係数をマップ化（特性図）して、計量時において現時点の傾斜角度に該当する補正係数を該マップを参照して取得するようにしてもよい。また、表示操作器１４は重量演算手段１３と無線接続するようにすれば、作業者の作業性が向上し好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の車載計量装置を搭載した車両の側面図である。
【図２】車載計量装置を搭載した車両の上面図である。
【図３】車載計量装置のブロック図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は傾斜補正の原理を示す説明図である。
【図５】車載計量装置の処理を説明するフローチャートである。
【図６】従来例を示す図面である。
【図７】別の従来例を示す図面である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    車載計量装置
１１Ａ〜１１Ｄ    第１〜第４ロードセル（荷重計測手段）
１２Ａ、１２Ｂ    第１、第２傾斜計      
１３    重量演算手段
１４    表示操作器
１５    タンク（容器）
１６    車両
１６ａ  フレーム
１７    演算部
１８    初期データ記憶部
１９    荷重計測部
２０    傾斜角度取得部
２１    記憶部
２２    通信手段
２３    入力手段
２４    収集重量表示部
２５    総積載重量表示部
２６    傾斜補正演算部
【図１】
2005114425.tif 000003
【図２】
2005114425.tif 000004
【図３】
2005114425.tif 000005
【図４】
2005114425.tif 000006
【図５】
2005114425.tif 000007
【図６】
2005114425.tif 000008
【図７】
2005114425.tif 000009