[发明专利]载荷检测装置及具备该载荷检测装置的作业机械

说明书

技术领域

本发明涉及具备销式测力传感器(load cell)的载荷检测装置、及具备该载荷检测装置的作业机械。

背景技术

对构成机械的各机械部件所受到的载荷进行检测，在对机械的状态进行掌握及对机械的驱动进行控制方面是重要的。以往，作为对作用于组合为连杆状的机构部件的连结销的载荷进行检测的载荷检测装置，已知有使用机构部件的连结销本身具备载荷检测功能的销式测力传感器的载荷检测装置。销式测力传感器插入机构部件的连结部，对作用于该连结部的载荷进行检测。

在液压挖掘机等的作业机械中，为了掌握作业量和确保稳定性，必须对作用于附属装置部的负荷进行测量。专利文献1中提出有如下方案，即，作为适合于这种作业机械的销式测力传感器，具备：销孔，其设置于销的轴向上；及2个应变传感器，它们位于上述销孔的壁面或者销的外周的同一周上，且在相互正交的2个面上分别各安装1个，将销孔的直径/销的外径的值设为0.2以下。专利文献1中记载的销式测力传感器通过限制销孔的直径而防止由载荷引起的销的截面形状的变形，因此，即使载荷的作用方向发生变化，也能够高精度地进行作用于销的载荷的测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-159548号公报

发明内容

然而，专利文献1中记载的销式测力传感器存在如下问题，即，由于将销的孔径设为销的外径的0.2以下，因此，对于销的外径小、且将应变传感器安装于销孔内的销式测力传感器而言，难以在销孔内充分确保应变传感器的接合面，测量精度受到销的尺寸的制约。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供无论销的尺寸如何都能够高精度地对作用方向发生变化的载荷的大小及方向进行检测的载荷检测装置，及具备该载荷检测装置、且能够安全且高效地进行作业的作业机械。

为了解决上述课题，本发明涉及一种载荷检测装置，该载荷检测装置具备：销式测力传感器；及载荷计算部，其根据上述销式测力传感器的检测信号的输出而对作用于上述销式测力传感器的载荷进行计算，上述载荷检测装置的特征在于，上述销式测力传感器具备：销主体，其在轴向上设置有销孔；及3对以上或者3个以上的应变检测部，它们配置于上述销主体的周向上，上述载荷计算部具备：选择部，其从上述3对以上或者3个以上的应变检测部中选择上述销主体的截面形状变化的影响小的应变检测部；及计算部，其基于通过上述选择部选择的应变检测部的检测信号的输出，而对作用于上述销主体的载荷进行计算。

当受到剪切载荷时，具有销孔的销的截面形状以关于载荷的作用方向上下非对称的方式进行变形。另外，作用方向伴随着作业的进行而时时刻刻都在变化的载荷，作用于将作业机械的斗杆与附属装置连结起来的转动轴(销)。因此，如现有例所涉及的销式测力传感器那样，当使用在相互正交的2个面上分别安装有1个应变传感器的销式测力传感器而欲对作用于作业机械的斗杆与附属装置的连结部的载荷进行检测时，由销的截面形状的变形引起的应变量根据载荷的作用方向而与销式测力传感器的检测信号重叠，无法检测出正确的载荷。与此相对，当在销(销主体)的周向上具备3对以上或者3个以上的应变检测部时，当对载荷进行检测时，适当地选择销的截面形状的变形的影响小的应变检测部，能够对作用于销的载荷进行计算，因此，即使在因受到载荷而使得具有销孔的销的截面形状以上下非对称的方式进行变形的情况下，也能够正确地对作用于销的载荷进行检测。因此，无需限制销孔的尺寸，也能够对销尺寸不同的广泛的部位的载荷进行检测。

另外，本发明的上述结构的载荷检测装置的特征在于，上述应变检测部对安装部位的剪切应变进行检测。

销式测力传感器用于对作用于连杆部件的连结部的载荷的检测，剪切力作用于连杆部件的连结部。因此，作为应变检测部而采用对安装部位处的剪切应变进行检测的部件，由此能够精度良好地对作用于连杆部件的连结部的载荷进行检测。

另外，本发明的上述结构的载荷检测装置的特征在于，上述3对以上的应变检测部分别将隔着上述销主体的轴心而配置于相对的位置的2个应变传感器作为1对。

当将在隔着销主体的轴心而相对的位置配置的2个应变传感器作为1对而构成应变检测部时，通过获得这2个应变传感器的检测信号输出之差而能够消除作用于销主体的弯矩的影响，因此，能够正确地对作用于销主体的剪切力进行检测。