(57)【要約】【課題】安価な構成によりアーム先端部のアタッチメントに作用する吊り荷重を検出する。【解決手段】アーム先端部に揺動可能に軸支されるブラケット部材１０と、作業対象物５０を空中で保持するアタッチメント部材３０と、ブラケット部材１０とアタッチメント部材３０との間に挟持され、作業対象物５０により鉛直方向下方に作用する吊り荷重を検出する荷重検出用部材２０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーム先端部に揺動可能に軸支されるブラケット部材と、
作業対象物を空中で保持するアタッチメント部材と、
前記ブラケット部材と前記アタッチメント部材との間に挟持され、前記作業対象物により鉛直方向下方に作用する吊り荷重を検出する荷重検出用部材とを備えることを特徴とする作業用アタッチメント装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業用アタッチメント装置において、
前記荷重検出用部材は、略リング形状をなすことを特徴とする作業用アタッチメント装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作業用アタッチメント装置において、
前記荷重検出用部材は、その上端部が前記ブラケット部材の下端部に取り付けられ、下端部が中間部材を介して前記アタッチメント部材の上端部に取り付けられることを特徴とする作業用アタッチメント装置。
【請求項４】
アーム先端部に揺動可能に軸支されたブラケット部材に一体に取り付けられる第１の部材と、
作業対象物を空中で保持するアタッチメント部材に一体に取り付けられる第２の部材と、
前記第１の部材と第２の部材の間に上下に挟まれて配設され、前記第２の部材を介して前記作業対象物により鉛直方向下方に作用する吊り荷重を検出するセンサ部とを有することを特徴とする荷重検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフティングマグネットやフォークグラップル等に保持される作業対象物の吊り荷重を検出する作業用アタッチメント装置および荷重検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の荷重検出装置として、例えば特許文献１記載のものが知られている。この特許文献１記載の装置は、アーム先端部にピンを介して揺動可能に支持されたチルト式アタッチメントの吊り荷重を検出するものであり、アタッチメントのピン結合部にピン型ロードセルを取り付け、ピン型ロードセルの出力により荷重を検出するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ピン型ロードセルは高価であり、装置の価格上昇を招く。また、ピン型ロードセルを用いることは、強度的にも問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による作業用アタッチメント装置は、アーム先端部に揺動可能に軸支されるブラケット部材と、作業対象物を空中で保持するアタッチメント部材と、ブラケット部材とアタッチメント部材との間に挟持され、作業対象物により鉛直方向下方に作用する吊り荷重を検出する荷重検出用部材とを備えることを特徴とする。
荷重検出用部材を、略リング形状とすることもできる。
荷重検出用部材の上端部をブラケット部材の下端部に取り付け、下端部を中間部材を介してアタッチメント部材の上端部に取り付けるようにしてもよい。
本発明による荷重検出器は、アーム先端部に揺動可能に軸支されたブラケット部材に一体に取り付けられる第１の部材と、作業対象物を空中で保持するアタッチメント部材に一体に取り付けられる第２の部材と、第１の部材と第２の部材の間に上下に挟まれて配設され、第２の部材を介して作業対象物により鉛直方向下方に作用する吊り荷重を検出するセンサ部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、アーム先端部のブラケット部材とアタッチメント部材との間に荷重検出用部材を挟持するようにしたので、ピン結合部に作用するピン荷重を検出する必要がなく、安価な構成で吊り荷重を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図５を参照して本発明による作業用アタッチメント装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用されるリフティングマグネット機の外観側面図である。このリフティングマグネット機は油圧ショベルをベースマシンとしており、走行体１と、走行体１上に旋回可能に支持された旋回体２と、旋回体２に回動可能に取り付けられた作業用フロント３とを有する。
【０００８】
作業用フロント３は、旋回体２に回動可能に軸支されたブーム４と、ブーム先端部に回動可能に軸支されたアーム５と、アーム先端部に回動可能に軸支された作業用アタッチメント装置１００とを有する。ブーム４は、ブームシリンダ４ａの伸縮により俯仰動し、アーム５は、アームシリンダ５ａの伸縮によりクラウドまたはダンプする。アタッチメント装置１００は、リンク機構（リンク６ｂ，６ｃ）を介してシリンダ６ａの伸縮によりチルトする。
【０００９】
図２はアタッチメント装置１００の分解斜視図であり、図３はその要部断面部である。図２に示すようにアタッチメント装置１００は、アーム先端部に連結されるブラケット１０と、荷重検出機構を有するリング状スケール２０と、作業用アタッチメントとしてのリフティングマグネット３０とを有する。リング状スケール２０はブラケット１０とリフティングマグネット３０の間に挟持され、リフティングマグネット３０はリング状スケール２０を介してブラケット１０から支持される。
【００１０】
ブラケット１０は円板１１の上面に一対のプレート１２が立設された形状をなし、各プレート１２には貫通穴１２ａ，１２ｂが開口されている。ブラケット１０は、貫通穴１２ａに挿入されたピン７ａ（図１）を介してアーム５に連結されるとともに、貫通穴１２ｂに挿入されたピン７ｂ（図１）を介してリンク６ｂに連結されている。これによりアーム先端部でブラケット１０が揺動可能となっている。円板１１には周方向に複数の貫通穴１１ａが開口されている。
【００１１】
図２，３に示すように、リング状スケール２０は、内径側に位置する内リング２１と、外径側に位置する外リング２２と、センサ２３とを有する。センサ２３は、内リング２１と外リング２２の間に上下方向に挟まれた状態で装着され、両リング２１，２２によりセンサ２３に対して上下方向の圧縮力が作用すると、センサ２３はその圧縮力に応じた信号を出力する。センサ２３は周方向に等間隔に複数個、例えば周方向１２０°毎に３個設けられている。
【００１２】
内リング２１の上端面は外リング２２の上端面よりも上方に突出し、その突出した上端面には、円板１１の貫通穴１１ａに対応してねじ穴２１ａが開口されている。ねじ穴２１ａには貫通穴１１ａを貫通したボルト４１が螺合し、これによりブラケット１０（円板１１）とリング状スケール２０（内リング２１）が一体に締結されている。外リング２２には周方向に複数の貫通穴２２ａが開口されている。
【００１３】
リフティングマグネット３０の上面にはリング状のフランジ部３１が設けられ、フランジ部３１には外リング２２の貫通穴２２ａに対応してねじ穴３１ａが開口されている。ねじ穴３１ａには貫通穴２２ａを貫通したボルト４２が螺合し、これによりリング状スケール２０（外リング２２）とリフティングマグネット３０（フランジ部３１）が一体に締結されている。なお、リング状スケール２０には他のアタッチメントを取り付けることもできる。
【００１４】
図３に示すようにフランジ部３１の内側、すなわちセンサ２３の下方の内リング２１とリフティングマグネット３０の間には緩衝部材４３が介装されている。衝撃部材４３は樹脂などにより形成され、作業時にリフティングマグネット３０からセンサ２３に作用する衝撃を緩衝する。この場合、衝撃部材４３が配置される隙間よりも衝撃部材４３を厚めに形成し、衝撃部材４３を収縮した状態、すなわち衝撃部材４３に予圧が作用した状態で用いることが緩衝機能を高める上で好ましい。
【００１５】
図４は、本実施の形態に係る作業用アタッチメント装置の制御構成を示すブロック図である。コントローラ２５にはリング状スケール２０の各センサ２３からの信号が入力され、これらの入力信号に基づきリング状スケール２０に作用する鉛直方向下方への吊り荷重を演算する。すなわち各センサ２３に作用する荷重の合力を演算し、リング状スケール２０に作用する全体荷重を求める。
【００１６】
コントローラ２５のメモリには、予めリフティングマグネット３０に何も吸着していない状態でリング状スケール２０に作用する荷重、すなわちリフティングマグネット３１の自重のみにより作用する荷重が記憶されている。コントローラ２５は、この記憶された荷重を全体荷重から減算し、リフティングマグネット３０に吸着された吸着物（図１の５０）の重量を演算する。この演算値は表示モニタ２６に出力され、表示モニタ２６に吸着物５０の重量が表示される。
【００１７】
以上の構成によれば、リフティングマグネット３０が作業対象物としての吸着物５０を吸着すると、その吸着物５０の自重によりリング状スケール２０の外リング２２が内リング２１に対して下方に引っ張られ、センサ２３に圧縮力が作用する。このとき、吸着物５０の重量が大きいほど、リング状スケール２０に作用する引張力（センサ２３にとっては圧縮力）が大きくなり、センサ２３は吸着物５０の重量に応じた信号を出力する。したがって、このセンサ２３からの信号をコントローラ２５で処理することにより、吸着物５０の重量（吊り荷重）を検出することができる。
【００１８】
実際に吊り荷重を検出する場合には、オペレータがシリンダ６ａを伸縮操作（チルト操作）して、図１に示すようにアタッチメント装置１００を水平状態に保持する。このときセンサ２３には鉛直方向に垂直荷重が作用するため、センサ２３の出力値に基づき精度よく吊り荷重を検出することができる。アタッチメント装置１００が水平状態でない場合は、チルト角度に応じてセンサ２３の出力値を補正することで、吊り荷重を演算できる。なお、オペレータから荷重検出指令が入力されたときに、コントローラ２５がアタッチメント装置１００を自動的に水平状態に制御し、そのときのセンサ２３の出力値を読み込んで吊り荷重を演算するようにしてもよい。
【００１９】
上記実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）アーム先端部にブラケット１０をピン結合し、そのブラケット１０の下方にリング状スケール２０を挟持してリフティングマグネット３０を取り付け、リフティングマグネット３０に作用する吊り荷重（吸着物５０の重量）をリング状スケール２０で検出するようにした。これにより揺動可能なチルト式アタッチメントに作用する荷重を検出する場合に、ピン７ａ，７ｂに作用する荷重（ピン荷重）を検出する必要がないので、ピン型ロードセルが不要であり、安価に構成できる。また、ピン型ロードセルを用いた場合の強度上の問題も解消できる。
【００２０】
（２）ブラケット１０とリフティングマグネット３０の間に略リング状のリング状スケール２０を挟持するので、アタッチメント装置１００の十分な強度を確保できる。
（３）リング状スケール２０の下方に支持されるのはリフティングマグネット３０のみなので、荷重検出値には他の構成部品の自重が含まれず、荷重検出精度が向上する。
（４）リング状スケール２０とリフティングマグネット３０の間に緩衝部材４３を配設したので、リフティングマグネット３０からリング状スケール２０に作用する衝撃が緩和され、リング状スケール２０の耐久性が向上する。
【００２１】
上記実施の形態では、リフティングマグネット機に適用したが、アーム先端部にアタッチメント装置１００を装着する他の建設機械にも本発明を同様に適用できる。したがって、アタッチメントにより空中で保持される作業対象物は、リフティングマグネット３０に吸着される吸着物５０に限らない。
【００２２】
図５は、アーム先端部にフォークグラップル３５を装着した建設機械に適用した例であり、ブラケット１０とフォークグラップル３５の間にリング状スケール２０が挟持されている。この場合、ボルト４２（図３）を緩めてリフティングマグネット３０を取り外し、リング状スケール２０にフォークグラップル３５を取り付ければよい。フォークグラップル３５は図５の矢印方向に回転可能であるため、上端のアタッチメント取付部（フランジ部）はリフティングマグネットと同様、円形状であり、リング状スケール２０をそのまま流用できる。
【００２３】
なお、アタッチメント取付部の形状がリング状スケール２０と異なる場合には、リング状スケール２０とアタッチメントの間に、中間部材としてアタッチメントの形状に対応したブラケットを介装するようにしてもよい。これによりリング状スケール２０の形状を変更することなく、種々の形状のアタッチメントをリング状スケール２０の下方に容易に取り付けることができる。
【００２４】
上記実施の形態では、ブラケット１０（ブラケット部材）とリフティングマグネット３０（作業用アタッチメント部材）の間に略リング状のリング状スケール２０を挟持したが、荷重検出用部材はリング状でなく、円形状あるいは矩形状としてもよい。また、荷重検出用部材を全周にわたって一体に設けるのではなく、周方向に分割して設けてもよい。この場合、少なくともセンサ２３が必要な箇所にのみ（実施例では周方向３カ所）、荷重検出用部材を設ければよい。センサ２３に圧縮力を作用させるようにしたが、引張力を作用させるようにしてもよい。
【００２５】
アーム先端部にピンを介して揺動可能に取り付けられるのであれば、ブラケット部材としてのブラケット１０の形状は上述したものに限らない。リング状スケール２０とリフティングマグネット３０の間に中間部材として緩衝部材４３を設けたが、緩衝部材４３の取り付け位置はここでなくてもよい。荷重検出器としてのリング状スケール２０を内リング２１（第１の部材）と外リング２２（第２の部材）とセンサ２３（センサ部）により構成した。荷重検出器の構成はこれに限らず、ブラケット１０に一体に取り付けた第１の部材とアタッチメント３０に一体に取り付けた第２の部材の間にセンサ部を挟んで配設し、第２の部材を介して作用する鉛直下方への吊り荷重を検出するのであれば、いかなるものでもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の作業用アタッチメント装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明が適用されるリフティングマグネット機の外観側面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る作業用アタッチメント装置の分解斜視図。
【図３】本発明の実施の形態に係る作業用アタッチメント装置の要部斜視図。
【図４】本発明の実施の形態に係る作業用アタッチメント装置の制御構成を示すブロック図。
【図５】図１の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ブラケット
２０  リング状スケール
２１  内リング
２２  外リング
２３  センサ
３０  リフティングマグネット
３５  フォークグラップル
１００  作業用アタッチメント装置
【図１】
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【図２】
2007045532.tif 000004
【図３】
2007045532.tif 000005
【図４】
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【図５】
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