特許 5989367 重心高さ測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5989367

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】重心高さ測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 1/12 20060101AFI20160825BHJP

【ＦＩ】

   G01M1/12

【請求項の数】14

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2012-62755(P2012-62755)

(22)【出願日】2012年3月19日

(65)【公開番号】特開2013-195242(P2013-195242A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2015年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】505260556

【氏名又は名称】川西 勝三

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川西 勝三

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０７８４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３２３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５３２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６５４３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定部と載置面上に置かれる基部と前記被測定部を前記基部に対して弾性的に支持する弾性支持部とを含む被測定物の重心高さを測定する装置であって、
前記被測定物が載置される載台と、
前記載台を支持し、前記被測定物が載置された載台の荷重をそれぞれ検出する複数のロードセルと、
前記載台を水平方向に振動させ又は鉛直方向に傾斜させる載台変位装置と、
前記載台変位装置による前記載台の振動又は傾斜に伴って生じ且つ前記ロードセルが検出する荷重の変化に基づいて、前記被測定物の重心高さを演算する重心高さ演算器と、
前記被測定物における前記弾性支持部による前記被測定部の弾性的な支持を減殺する弾性支持減殺機構と、を備え、
前記弾性支持減殺機構が、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより、又は、前記被測定部を下から押し上げて前記基部を前記載台から浮かせることにより、弾性的な支持を減殺する重心高さ測定装置。

【請求項2】

前記弾性支持減殺機構が、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより、弾性的な支持を減殺する、請求項１に記載の重心高さ測定装置。

【請求項3】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、
前記弾性支持減殺機構は、前記載台に設けられ、前記運搬車両の車体を上から車輪に押し付ける装置である請求項２に記載の重心高さ測定装置。

【請求項4】

前記弾性支持減殺機構が、前記被測定部を下から押し上げて、前記基部を前記載台から浮かせることにより、弾性的な支持を減殺する請求項１に記載の重心高さ測定装置。

【請求項5】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、
前記弾性支持減殺機構は、前記載台の上に置かれ、前記車体を支持するための複数のジャッキである、請求項４に記載の重心高さ測定装置。

【請求項6】

前記載台変位装置は、
前記載台を水平方向に自由振動させる振動発生部と、
前記自由振動状態にある前記載台の変位及び加速度のいずれか一方または両方を検出する振動状態検出部と、を備え、
前記重心高さ演算器は、前記振動状態検出部からの検出信号、及び、前記ロードセルからの検出信号に基づいて前記被測定物の重心高さを演算する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の重心高さ測定装置。

【請求項7】

前記載台変位装置は、
前記載台を傾斜させる傾斜部と、
前記載台を傾斜させた状態における前記被測定物の基準姿勢に対する傾斜角度を取得する傾斜角度取得部と、を備え、
前記重心高さ演算器は、前記傾斜角度取得部により取得された前記傾斜角度、前記被測定物の基準姿勢における前記ロードセルからの検出信号、及び、前記載台が傾斜したときの前記ロードセルからの検出信号に基づいて前記被測定物の重心高さを演算する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の重心高さ測定装置。

【請求項8】

被測定部と載置面上に置かれる基部と前記被測定部を前記基部に対して弾性的に支持する弾性支持部とを含む被測定物の重心高さを測定する方法であって、
前記被測定物を載台に載置することと、
前記被測定物における前記弾性支持部による前記被測定部の弾性的な支持を減殺することと、
前記弾性支持部による前記被測定部の弾性的な支持が減殺された前記被測定物が載置された載台の荷重をそれぞれ検出することと、
その後、前記載台を水平方向に振動させ又は鉛直方向に傾斜させることと、
前記載台の振動又は傾斜に伴って生じ且つ前記検出した前記載台の荷重の変化に基づいて、前記被測定物の重心高さを演算することと、
を含み、
前記弾性的な支持を、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより、又は、前記被測定部を下から押し上げて前記基部を前記載台から浮かせることにより、減殺する、重心高さ測定方法。

【請求項9】

前記弾性的な支持を、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより、減殺する、請求項８に記載の重心高さ測定方法。

【請求項10】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、
前記弾性的な支持を減殺することは、前記載台に設けられた装置により、前記運搬車両の車体を上から車輪に押し付けることである、請求項９に記載の重心高さ測定方法。

【請求項11】

前記弾性的な支持を、前記被測定部を下から押し上げて、前記基部を載台から浮かせることにより、減殺する請求項８に記載の重心高さ測定方法。

【請求項12】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとをそれぞれ含む牽引車及び被牽引車を備える運搬車両であり、
前記弾性的な支持を減殺することは、前記被牽引車のシャーシの脚を前記載台の上に出すことである、請求項１１に記載の重心高さ測定方法。

【請求項13】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとをそれぞれ含む牽引車及び被牽引車を備える運搬車両であり、
前記弾性的な支持を減殺することは、前記被牽引車のシャーシの脚を前記載台の上に出すことであるとともに、前記牽引車を前記載台の外部に停車させることである、請求項１１に記載の重心高さ測定方法。

【請求項14】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、
前記弾性的な支持を減殺することは、前記載台の上に置かれた複数のジャッキにより、前記車体を支持することである、請求項１１に記載の重心高さ測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物体の重心高さを測定する重心高さ測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、貨物トラックの横転による大事故がしばしば発生している。積荷の関係等で貨物トラックの重心位置が高くなると、低速走行でも曲路で横転する可能性が高くなる。貨物トラックの横転を防止する上で、貨物トラックの重心高さの測定が重要となる。

【0003】

従来、貨物トラック等の運搬車両の重心高さを測定するものとして、車両を載せた載台を変位させ、載台の変位に伴う荷重の変化に基づいて車両の重心高さを演算する技術が知られている。例えば、特許文献１には、運搬車両を載せた載台を振動させることにより、重心高さを測定する上で必要な載台の変位及び加速度を得る技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−５３２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、一般に、車両は乗り心地や操縦の安定性のためにサスペンションを備えている。サスペンションは車重を支えて衝撃を吸収するスプリングを備え、車体を車輪に対して弾性的に支持する。これにより、路面の凸凹によるタイヤの振動を車体に伝えない緩衝機能を有する。

【0006】

しかしながら、従来の車両を載せた載台を変位させて重心高さの測定をする際には、上記サスペンションの弾性が車両を載せた載台に望まない振動を発生させてしまい、その影響により重心高さの測定精度が低下するという課題があった。

【0007】

このような課題は、被測定部が基部に対して弾性的に支持される被測定物にも共通する課題である。

【0008】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、被測定部が基部に対して弾性的に支持される被測定物の重心高さの測定精度を向上可能な重心高さ測定装置及び重心高さ測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係る重心高さ測定装置は、被測定部と載置面上に置かれる基部と前記被測定部を前記基部に対して弾性的に支持する弾性支持部とを含む被測定物の重心高さを測定する装置であって、前記被測定物が載置される載台と、前記載台を支持し、前記被測定物が載置された載台の荷重をそれぞれ検出する複数のロードセルと、前記載台を水平方向に振動させ又は鉛直方向に傾斜させる載台変位装置と、前記載台変位装置による前記載台の振動又は傾斜に伴って生じ且つ前記ロードセルが検出する荷重の変化に基づいて、前記被測定物の重心高さを演算する重心高さ演算器と、前記被測定物における前記弾性支持部による前記被測定部の弾性的な支持を減殺する弾性支持減殺機構と、を備え、前記弾性支持減殺機構が、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより、又は、前記被測定部を下から押し上げて前記基部を前記載台から浮かせることにより、弾性的な支持を減殺する。

【0010】

前記構成によれば、被測定部が載台に向けて上から押さえつけられ、又は、被測定部が下から押し上げられて基部が載台から浮く。これにより、被測定物における弾性支持部による被測定部の弾性的な支持が弾性支持減殺機構によって減殺され、被測定物を剛体に近い状態にすることができる。その結果、重心高さの測定において、弾性支持部による被測定部の弾性的な支持による影響を低減することができ、ひいては、その精度を向上させることができる。また、当該弾性支持減殺機構により、載台を振動又は傾斜させた際に、載台上の被測定物の移動が抑制されるので、より正確な測定が可能となる。

【0011】

ここで「剛体」とは外力による変形が全く生じない「完全剛体」と、外力による変形が若干生じてもその変形による重心高さ測定上の影響が極めて少なくて完全剛体と見なしても何ら支障がない「見なし剛体」とを包含するものである。

【0012】

上記弾性支持減殺機構が、前記被測定部を下から押し上げて、前記基部を前記載台から浮かせることにより、弾性的な支持を減殺する構成では、上記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、前記弾性支持減殺機構は、前記載台の上に置かれ、前記車体を支持するための複数のジャッキであってもよい。

【0013】

前記構成によれば、被測定物が運搬車両である場合に、載台の上に置かれた複数のジャッキにより載台上の運搬車両の車体を下から持ち上げて車輪を載置面から浮かせると、サスペンションの弾性支持が減殺されて、運搬車両を剛体に近い状態にすることができる。

【0014】

上記弾性支持減殺機構が、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより、弾性的な支持を減殺する構成では、上記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、前記弾性支持減殺機構は、前記載台に設けられ、前記運搬車両の車体を上から車輪に押し付ける装置であってもよい。

【0015】

前記構成によれば、被測定物が運搬車両である場合は、前記運搬車両の車体を上から車輪に押し付ける装置を載台に設けることで、サスペンションの弾性支持が減殺されるので、運搬車両を剛体に近い状態にすることができる。例えば、複数のアームを備えた装置により運搬車両を上から押し付けるようにしてもよい。

【0018】

上記重心高さ測定装置における前記載台変位装置は、前記載台を水平方向に自由振動させる振動発生部と、前記自由振動状態にある前記載台の変位及び加速度のいずれか一方または両方を検出する振動状態検出部と、を備え、前記重心高さ演算器は、前記振動状態検出部からの検出信号、及び、前記ロードセルからの検出信号に基づいて前記被測定物の重心高さを演算してもよい。

【0019】

上記構成によれば、被測定物が載せられた載台を水平方向に自由振動させることにより、重心高さを求める上で必要とされる載台の変位及び加速度のいずれか一方または両方が得られるので、被測定物の重心高さを測定することができる。

【0020】

上記重心高さ測定装置における前記載台変位装置は、前記載台を傾斜させる傾斜部と、前記載台を傾斜させた状態における前記被測定物の基準姿勢に対する傾斜角度を取得する傾斜角度取得部と、を備え、前記重心高さ演算器は、前記傾斜角度取得部により取得された前記傾斜角度、前記被測定物の基準姿勢における前記ロードセルからの検出信号、及び、前記載台が傾斜したときの前記ロードセルからの検出信号に基づいて前記被測定物の重心高さを演算してもよい。

【0021】

上記構成によれば、被測定物が載せられた載台を傾斜させることにより、重心高さを求める上で必要とされる載台の傾斜角度が得られるので、被測定物の重心高さを測定することができる。

【0022】

本発明の他の態様に係る重心高さ測定方法は、被測定部と載置面上に置かれる基部と前記被測定部を前記基部に対して弾性的に支持する弾性支持部とを含む被測定物の重心高さを測定する方法であって、前記被測定物を載台に載置することと、前記被測定物における前記弾性支持部による前記被測定部の弾性的な支持を減殺することと、前記弾性支持部による前記被測定部の弾性的な支持が減殺された前記被測定物が載置された載台の荷重をそれぞれ検出することと、その後、前記載台を水平方向に振動させ又は鉛直方向に傾斜させることと、前記載台の振動又は傾斜に伴って生じ且つ前記検出した前記載台の荷重の変化に基づいて、前記被測定物の重心高さを演算することと、を含み、前記弾性的な支持を、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより、又は、前記被測定部を下から押し上げて前記基部を前記載台から浮かせることにより、減殺する。

【0023】

上記方法によれば、被測定部が載台に向けて上から押さえつけられ、又は、被測定部が下から押し上げられて基部が載台から浮く。これにより、被測定物における弾性支持部による被測定部の弾性的な支持が減殺され、被測定物を剛体に近い状態にすることができる。その結果、重心高さの測定において、弾性支持部による被測定部の弾性的な支持による影響を低減することができ、ひいては、その精度を向上させることができる。また、弾性的な支持を減殺することにより、載台を振動又は傾斜させた際に、載台上の被測定物の移動が抑制されるので、より正確な測定が可能となる。

【0024】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとをそれぞれ含む牽引車及び被牽引車を備える運搬車両であり、前記弾性的な支持を、前記被測定部を下から押し上げて前記基部を前記載台から浮かせることにより、減殺することは、前記被牽引車のシャーシの脚を前記載台の上に出すことであってもよい。

【0025】

上記方法によれば、被測定物が牽引車及び被牽引車を備える運搬車両である場合には、被牽引車のシャーシの脚を載台の上に出すことにより、載台上の被牽引車の車体を下から持ち上げて車輪を載置面から浮かせると、サスペンションの弾性支持が減殺されて被測定物を剛体に近い状態にすることができる。

【0026】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとをそれぞれ含む牽引車及び被牽引車を備える運搬車両であり、前記弾性的な支持を、前記被測定部を下から押し上げて前記基部を前記載台から浮かせることにより、減殺することは、前記被牽引車のシャーシの脚を前記載台の上に出すことであるとともに、前記牽引車を前記載台の外部に停車させることであってもよい。

【0027】

上記方法によれば、被測定物が牽引車及び被牽引車を備える運搬車両である場合には、被牽引車のシャーシの脚を載台の上に出すとともに、前記牽引車を前記載台の外部に停車させることにより、載台上の被牽引車の車体を下から持ち上げて車輪を載置面から浮かせると、載台上の被牽引車のスペンションの弾性支持が減殺されるとともに、載台外部に停車した牽引車のサスペンションの弾性支持の影響が除外されるので、運搬車両をより剛体に近い状態にすることができる。

【0028】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、前記弾性的な支持を、前記被測定部を下から押し上げて前記基部を前記載台から浮かせることにより、減殺することは、前記載台の上に置かれた複数のジャッキにより、前記車体を支持することであってもよい。

【0029】

上記方法によれば、被測定物が運搬車両である場合は、載台の上に置かれた複数のジャッキにより載台上の運搬車両の車体を下から持ち上げて車輪を載置面から浮かせると、サスペンションの弾性支持が減殺されて、運搬車両を剛体に近い状態にすることができる。

【0030】

前記被測定物は、前記被測定部としての車体と地面に置かれる前記基部としての車輪と前記車体を前記車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両であり、前記弾性的な支持を、前記被測定部を前記載台に向けて上から押さえつけることにより減殺することは、前記載台に設けられた装置により、前記運搬車両の車体を上から車輪に押し付けることであってもよい。

【0031】

上記方法によれば、被測定物が運搬車両である場合は、前記運搬車両の車体を上から車輪に押し付ける装置を載台に設けることで、サスペンションの弾性支持が減殺されるので、運搬車両を剛体に近い状態にすることができる。

【0033】

尚、特許請求の範囲及び明細書にいう「載置面」とは、被測定物が置かれる面を意味する。より具体的には、例えば載台の載置面、地面、床面等が該当する。

【発明の効果】

【0034】

本発明は、以上に説明した構成を有し、車両の重心高さの測定においてサスペンションの弾性の影響を低減し重心高さの測定精度を向上できる重心高さ測定装置を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る重心高さ測定装置の構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。

【図2】図１（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。

【図3】車両のサスペンションの構造を示す斜視明図である。

【図4】載台の支持構造を示す断面図である。

【図5】復元力の発生の理論説明図である。

【図6】第１の実施形態の重心高さ測定装置の制御系の概略システム構成図である。

【図7】制御装置の機能ブロック図である。

【図8】重心高さの求め方の理論説明図（１）である。

【図9】重心高さの求め方の理論説明図（２）である。

【図10】第１の実施形態の重心高さ測定装置で実行される重心高さ測定プログラムの処理内容を説明するフローチャートである。

【図11】第１の実施形態の重心高さ測定装置の計測動作のタイムチャートである。

【図12】本発明の第２の実施形態に係る重心高さ測定装置を模式的に示した模式図である。

【図13】重心高さ測定における基準姿勢の測定対象物を模式的に示す正面図である。

【図14】重心高さ測定における傾斜姿勢の測定対象物を模式的に示す正面図である。

【図15】第２の実施形態の重心高さ測定装置の制御系の概略システム構成図である。

【図16】第２の実施形態の重心高さ測定装置で実行される重心高さ測定処理を説明するフローチャートである。

【図17】第１の変形例に係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。

【図18】第２の変形例に係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。

【図19】第３の変形例に係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。

【図20】第４の変形例の係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

【0037】

（第１実施形態）
＜重心高さ測定装置の概略構成の説明＞
図１および図２に示されるように、重心高さ測定装置１は、設置ベース２上に組み付けられた計量台３を備えている。計量台３は、重心高さの測定の対象である測定対象物４が載ることのできる四角形の板状部材からなる載台５と、この載台５の四隅を下方から支持する４個のロードセル１１，１２，１３，１４と、載台５に設けられた車両押し付け装置５００とを備えている。重心高さ測定装置１は、測定対象物４の重量を測定する装置（トラックスケール）と、測定対象物４の重心高さを測定する装置とを兼ねるものである。なお、設置ベース２としては、例えば地表面を掘り下げて形成されるピットや、地表面上に敷設される床部材などが挙げられる。

【0038】

＜運搬車両の構成の説明＞
図１および図２に示されるように、本実施形態では測定対象物４を運搬車両とする。運搬車両は牽引車及び貨物を載せた被牽引車から構成される。各車両は、被測定部としての車体と、載台５の載置面に置かれる基部としての車輪と、車体を車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む。牽引車は、前輪、後輪として左右１つずつの車輪を備えて構成されており、被牽引車は、左右２つずつの車輪を３つ備えて構成されている。

【0039】

図３は、運搬車両のサスペンションの構造を示している。図３に示すように、サスペンション１００は、ロアアーム１０２、スプリング１０４、及びショックアブソーバ１０５で構成されている。スプリング１０４は、路面からの衝撃や振動を吸収する。ショックアブソーバ１０５は、スプリング１０４の余分な揺れを止める。ロアアーム１０２は、車体に対してホイールを所定の正しい位置に保持する機能を有する。ロアアーム１０２及びショックアブソーバ１０５は、サスペンション１００を車両に搭載した際に車体と連結する連結部を備える。其々の連結部を介して、タイヤの振動や車両の駆動力、制動力、遠心力等の力がサスペンション１００の軸力として車体へ伝達される。このような構成により、サスペンション１００は、運搬車両の車体を車輪に対して弾性的に支持する。

【0040】

＜弾性支持減殺機構の説明＞
図１および図２に示されるように、車両押し付け装置５００は、載台５に設けられた６つのアームから構成される。各アームは、上下方向に伸縮可能な本体部と、車両を上から押さえ付けるための上腕部から構成される。このような構成により、車両押し付け装置５００は、牽引車の車体の上部２箇所、被牽引車の車体の前方部２箇所、及び車体の後方部２カ所を上から車輪に押し付けることができる。このような構成により、車両押し付け装置５００は、運搬車両におけるサスペンション１００による車体の弾性的な支持を減殺する弾性支持減殺機構として機能する。

【0041】

＜ロードセルの基本構造の説明＞
図４に示されるように、ロードセル１１〜１４は、ダブルコンベックス・ローディング方式のコラム型ロードセルであり、弾性体１５と、密封ケーシング１６とを備えている。
弾性体１５は、例えばアルミニウム合金やステンレス等の金属製で略円柱形状に形成され、その軸線を鉛直方向に向けて起立配置されている。

【0042】

弾性体１５は、軸線方向中央部に形成される起歪部１７と、上端に形成される上側凸面１８と、下端に形成される下側凸面１９とを有している。上側凸面１８および下側凸面１９はいずれも、所定の曲率半径Ｒの部分球面形状に形成されている。

【0043】

弾性体１５は、起歪部１７が密封ケーシング１６内に気密に収められ、上端部および下端部がそれぞれ密封ケーシング１６から露出させた状態で密封ケーシング１６に組み込まれている。

【0044】

＜ロードセルの上側受け部材および下側受け部材の説明＞
弾性体１５の上端部と載台５との間には、上側受け部材２０が介在されている。上側受け部材２０は、水平座面２１を有し、この水平座面２１を弾性体１５の上側凸面１８に接触させた状態で載台５に固定されている。

【0045】

弾性体１５の下端部と設置ベース２との間には、下側受け部材２２が介在されている。下側受け部材２２は、水平座面２３を有し、この水平座面２３を弾性体１５の下側凸面１９に接触させた状態で設置ベース２に固定されている。

【0046】

＜復元力発生機構の基本構成の説明＞
復元力発生機構は、弾性体１５の上側凸面１８および上側受け部材２０の水平座面２１と、弾性体１５の下側凸面１９および下側受け部材２２の水平座面２３とにより構成されている。復元力発生機構は、載台５の水平方向の変位ｙ_０に対して復元力Ｆを発生する。この復元力Ｆについて、図５を用いて以下に説明する。

【0047】

＜復元力の発生の理論説明＞
図５には、載台５の水平方向の変位ｙ_０に伴ってロードセル１１〜１４の弾性体１５が垂直状態から横方向にｙ_０だけ移動してθだけ傾斜した状態が示されている。図中記号を以下のように定める。
ｙ_０：弾性体１５の上部の移動量
Ｓ：弾性体１５の上部と下部の接触点長さ
Ｈ：弾性体１５の高さ（ロードセル１１〜１４の高さ）
Ａ：上側凸面１８の曲率半径（＝Ｒ）
Ｂ：下側凸面１９の曲率半径（＝Ｒ）
Ｎ：弾性体１５に作用する垂直荷重
θ：弾性体１５の傾斜角
図５において、弾性体１５の傾斜角θの値が微小であるならば、次式（１）が成立する。
ｔａｎθ≒ｙ_０／Ｈ ・・・（１）
また、弾性体１５の上部と下部の接触点長さＳは、次式（２）で表わすことができる。
Ｓ≒Ａ・ｔａｎθ＋（Ｂ−Ｈ）ｔａｎθ
＝（Ａ＋Ｂ−Ｈ）・ｙ_０／Ｈ ・・・（２）
そして、垂直荷重Ｎと復元力Ｆとの比Ｋは、次式（３）で表わすことができる。
Ｋ＝Ｆ／Ｎ≒Ｓ／Ｈ＝（Ａ＋Ｂ−Ｈ）・ｙ_０／Ｈ^２ ・・・（３）
上記式（３）より復元力Ｆは、次式（４）で表わすことができる。
Ｆ＝Ｎ・（Ａ＋Ｂ−Ｈ）・ｙ_０／Ｈ^２ ・・・（４）

【0048】

＜自由振動の初期条件を与えるアクチュエータの説明＞
図２に示されるように、載台５におけるロードセル１３，１４が設置されている側の近傍には、油圧シリンダ２４が配置されている。油圧シリンダ２４は、伸長作動時にピストンロッド２５で載台５の側面を押して、載台５に対し水平方向の力を加えることにより、載台５に水平方向の変位と速度を与えることができようになっている。油圧シリンダ２４は、載台５に対し自由振動の初期条件を与えるアクチュエータとして機能する。なお、油圧シリンダ２４に代えて、例えば空圧シリンダや磁性流体シリンダなどを用いることもできる。ここで、「初期条件」とは、「初期変位」と「初期速度」とを含む概念であり、これらを総称するものである。

【0049】

＜油圧シリンダの油圧回路の説明＞
油圧シリンダ２４は、電磁弁２６を介して油圧ポンプ２７に接続されている。油圧ポンプ２７が電動モータ２８の作動によって駆動されると、油圧ポンプ２７からの圧油が電磁弁２６の切換動作に応じて油圧シリンダ２４のヘッド側油室またはボトム側油室に供給されるようになっている。

【0050】

＜油圧シリンダの作動説明＞
油圧シリンダ２４の伸長指令を示すバルブ切換信号が後述する制御装置４０から電磁弁２６に送信されると、電磁弁２６はそのバルブ切換信号に応じて次のような油路切換動作を実行する。すなわち、電磁弁２６は、油圧ポンプ２７からの圧油を油圧シリンダ２４のボトム側油室に供給すると同時に、油圧シリンダ２４のヘッド側油室の内部の油をタンク２９に還流させるような油路の切り換えを行う。これにより、油圧シリンダ２４が伸長作動され、載台５の側面がピストンロッド２５に押されて載台５に水平方向の変位と速度が与えられる。

【0051】

これに対し、油圧シリンダ２４の収縮指令を示すバルブ切換信号が後述する制御装置４０から電磁弁２６に送信されると、電磁弁２６はそのバルブ切換信号に応じて次のような油路切換動作を実行する。すなわち、電磁弁２６は、油圧ポンプ２７からの圧油を油圧シリンダ２４のヘッド側油室に供給すると同時に、油圧シリンダ２４のボトム側油室の内部の油をタンク２９に還流させるような油路の切り換えを行う。これにより、油圧シリンダ２４が収縮作動され、載台５とピストンロッド２５との接触が解除される。

【0052】

＜載台の自由振動の説明＞
載台５を水平方向（ｙ方向）に自由振動させるために、まず油圧シリンダ２４の伸長・収縮動作により、載台５に初期条件（初期変位と初期速度）を与える。載台５には、水平方向の変位に対する復元力発生機構からの復元力Ｆが作用する。こうして、載台５の水平方向の変位に対して復元力Ｆを作用させることで、載台５を水平方向に自由振動させることができる。

【0053】

＜変位センサの説明＞
載台５におけるロードセル１１，１２が設置されている側の近傍には、油圧シリンダ２４と対向するように変位センサ３０が配置されている。変位センサ３０は、自由振動状態にある載台５の変位を検出する変位検出手段として機能する。なお、変位センサ３０としては、種々の方式のものを採用することができ、例えば光学式変位センサ、渦電流式変位センサ、差動変圧式変位センサなどが挙げられる。

【0054】

＜加速度センサの説明＞
載台５におけるロードセル１１，１２が設置されている側の近傍には、油圧シリンダ２４と対向するように加速度センサ３１が配置されている。加速度センサ３１は、自由振動状態にある載台５の加速度を検出する加速度検出手段として機能する。なお、加速度センサ３１としては、種々の方式のものを採用することができ、例えば静電容量形加速度センサや、金属ひずみゲージ式加速度センサ、半導体ひずみゲージ式加速度センサ、圧電式加速度センサなどが挙げられる。

【0055】

＜重心高さ測定装置の制御系のシステム構成の説明＞
図６に示されるように、重心高さ測定装置１は、制御装置４０と、操作装置４１と、表示装置４２とを備えている。

【0056】

＜制御装置の概略説明＞
制御装置４０は、主として、増幅器４３と、ローパスフィルタ４４と、マルチプレクサ４５と、Ａ／Ｄ変換器４６と、Ｉ／Ｏ回路４７と、メモリ４８と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４９とにより構成されている。

【0057】

増幅器４３は、送り込まれる信号をＡ／Ｄ変換可能な大きさに増幅して送り出す機能を有している。

【0058】

ローパスフィルタ４４は、低域周波数のみを信号として通過させる機能を有している。
マルチプレクサ４５は、送り込まれる複数の信号を選択制御信号の指令に基づいて選択的に送り出す機能を有している。

【0059】

Ａ／Ｄ変換器４６は、マルチプレクサ４５からのアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有している。

【0060】

Ｉ／Ｏ回路４７は、Ａ／Ｄ変換器４６と、操作装置４１と、表示装置４２と、メモリ４８と、ＭＰＵ４９との間で各種の信号やデータの受け渡しを行う機能を有している。

【0061】

メモリ４８は、ＰＲＯＭやＲＡＭなどで構成され、所定プログラムや基本データなどを長期的に記憶したり、種々のデータや演算用数値などを一時的に記憶したりする機能を有している。

【0062】

ＭＰＵ４９は、メモリ４８に格納されている所定プログラムの指示に従って、必要な信号をＩ／Ｏ回路４７を介して受け取り、また必要なデータをメモリ４８から受け取り、受け取った信号やデータに基づいて演算を実行する機能を有している。

【0063】

＜操作装置の概略説明＞
操作装置４１は、操作スイッチや数値キーなどを備えてなり、測定開始・終了の動作や零点調整動作、使用モードの切り換え動作、数値設定動作などの種々の動作の際に用いられる。

【0064】

＜表示装置の概略説明＞
表示装置４２は、例えば液晶ディスプレイからなり、測定結果や各種データの入出力画面などが表示される。

【0065】

＜重心高さ測定装置の制御系システムの処理動作の概略説明＞
重心高さ測定装置１の制御系システムにおいては、ロードセル１１〜１４、変位センサ３０および加速度センサ３１のそれぞれの信号は、増幅器４３、ローパスフィルタ４４、マルチプレクサ４５、Ａ／Ｄ変換器４６およびＩ／Ｏ回路４７を経由してＭＰＵ４９に送られる。ＭＰＵ４９は、メモリ４８に格納されている所定プログラムに従って、Ｉ／Ｏ回路４７からの信号を取り込み、またメモリ４８に記憶されている種々のデータを読み込み、これらの信号やデータに基づいて測定対象物４の平面的重心座標の演算や重心高さの演算を実行する。そして、その演算結果は表示装置４２に表示される。

【0066】

＜ＭＰＵの機能説明＞
ＭＰＵ４９においては、所定プログラムが実行されることにより、図７に示される平面的重心座標演算部５０および重心高さ演算部５１のそれぞれの機能が実現される。

【0067】

＜重心Ｇの平面座標（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ）の求め方の理論説明＞
次に、図８および図９を用いて、測定対象物４の平面的重心座標、すなわち載台５に載せられた測定対象物４の重心Ｇを水平面（ｏ−ｘｙ平面）に射影したときのその面上における重心Ｇの座標（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ）の求め方について説明する。

【0068】

なお、理論説明の簡単化のために、載台５は密度が一定の直方体と仮定する。座標系ｏ−ｘｙｚの原点は載台５の中央にとる。ロードセル１１〜１４のそれぞれの出力は無負荷時において零に調整されているものとする。図８および図９中の記号および理論式で用いる記号の意味を下記のとおり定義する。
Ｇ：測定対象物４の重心
Ｇ_０：載台５の重心
ａ：ロードセル１１（１３）とロードセル１２（１４）との間の距離
ｂ：ロードセル１１（１２）とロードセル１３（１４）との間の距離
ｃ：載台５の高さ
Ｈ：ロードセル１１〜１４の高さ（弾性体１５の高さ）
Ｗ_ｉ：各ロードセル１１〜１４に作用する静荷重（ｉ＝１，２，３，４）
Ｗ：測定対象物４の自重（＝Ｗ_１＋Ｗ_２＋Ｗ_３＋Ｗ_４）
Ｗ_１２：Ｗ_１＋Ｗ_２
Ｗ_２４：Ｗ_２＋Ｗ_４
なお、上記記号のうち、ａ，ｂ，ｃ，Ｈ，Ｒは既知の値であり、これらの値は予めメモリ４８に記憶される。

【0069】

＜重心Ｇの平面座標（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ）の求め方の理論説明＞
モーメントのつりあい条件として次式（５），（６）が成り立つ。

【0070】

Ｗ_２４・ａ−Ｗ・（ａ／２＋ｘ_Ｇ）＝０ ・・・（５）
Ｗ_１２・ｂ−Ｗ・（ｂ／２＋ｙ_Ｇ）＝０ ・・・（６）
上記式（５），（６）より次式（７），（８）が得られる。

【0071】

ｘ_Ｇ＝ａ・（Ｗ_２４／Ｗ−１／２） ・・・（７）
ｙ_Ｇ＝ｂ・（Ｗ_１２／Ｗ−１／２） ・・・（８）
よって、Ｗ_２４，Ｗ_１２およびＷの測定値を上記式（７），（８）に代入して計算することにより、重心Ｇの平面座標（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ）を求めることができる。

【0072】

＜測定対象物の重心高さｈの求め方の理論説明＞
次に、測定対象物４の重心高さｈの求め方について、主に図９を用いて以下に説明する。以下の理論説明では、測定対象物４が載せられた載台５が自由振動状態にあることが前提となる。油圧シリンダ２４にて自由振動の初期条件を与えるとともに、復元力発生機構からの復元力Ｆを作用させることにより、測定対象物４が載せられた載台５を水平方向（ｙ方向）に自由振動させる。なお、図９では、静止時における測定対象物４の重心Ｇのｙ座標ｙ_Ｇをｄで表わしている。また、ｏ−ｙｚ座標系は空間に固定した座標系とする。

【0073】

ここで、以下の説明で用いる新しい記号を定義しておく。
ｍ：測定対象物４の質量
ｍ_０：載台５の質量
Ｍ：ｍ＋ｍ_０（＝Ｗ／ｇ）
ｅ：載台５の下面から重心Ｇ_０までの距離
Ｗ_ｉ（ｔ）：ロードセル１１〜１４に作用する動荷重（ｉ＝１，２，３，４）
ΔＷ_ｉ（ｔ）：Ｗ_ｉ（ｔ）の静荷重Ｗ_ｉからの変動成分（＝Ｐ_ｉ（ｔ）−Ｐ_ｉ）
ΔＷ_１２（ｔ）：ΔＷ_１（ｔ）＋ΔＷ_２（ｔ）
ΔＷ_３４（ｔ）：ΔＷ_３（ｔ）＋ΔＷ_４（ｔ）
ΔＷ（ｔ）：ΔＷ_１２（ｔ）＋ΔＷ_３４（ｔ）
ｙ_０（ｔ）：重心Ｇ_０のｙ方向の変位

【数1】

：重心Ｇ_０のｙ方向の加速度
ｚ_０（ｔ）：重心Ｇ_０のｚ方向の変位

【数2】

：重心Ｇ_０のｚ方向の加速度
ｙ_Ｇ（ｔ）：重心Ｇのｙ方向の変位

【数3】

：重心Ｇのｙ方向の加速度
ｚ_Ｇ（ｔ）：重心Ｇのｚ方向の変位

【数4】

：重心Ｇのｚ方向の加速度
δ（ｔ）：重心Ｇの重心Ｇ_０に対する相対変位（＝ｙ_Ｇ（ｔ）−ｙ_０（ｔ））
Ｆ_１２（ｔ）：ロードセル１１，１２から水平方向に載台５に作用する力の和
Ｆ_３４（ｔ）：ロードセル１３，１４から水平方向に載台５に作用する力の和
Ｆ（ｔ）：Ｆ_１２（ｔ）＋Ｆ_３４（ｔ）
なお、上記記号のうち、ｍ_０，ｅは既知の値であり、これらの値は予めメモリ４８に記憶される。

【0074】

測定対象物４が剛体であるならば、測定対象物４の重心Ｇと載台５の重心Ｇ_０とのＺ方向の相対変位は零である。測定対象物４が非剛体の場合、その相対変位は零ではないが、その量は微小である。よって、その相対変位の量は以下の運動方程式において無視することとする。すなわち、Ｚ_０（ｔ）＝Ｚ_Ｇ（ｔ）とおく。このとき、系の運動方程式は次式（９），（１０）で表わされる。

【0075】

【数5】

【0076】

上記式（９），（１０）は、測定対象物４が剛体であるか否かとは関係なく成立する。

【0077】

また、転倒モーメントのつりあい条件として次式（１１）を得る。

【0078】

【数6】

【0079】

ここに、δは、重心Ｇの重心Ｇ_０に対するｙ方向の相対変位である。δは（ｂ／２−ｄ）に比較して微小であるから以下の式変形においては無視する。
上式（９）から

【数7】

を求め、上式（１０）から

【数8】

を求め、それらを

【数9】

であることを考慮して上式（１１）に代入すると、次式（１２）となる。

【0080】

【数10】

【0081】

上記式（１２）より、測定対象物４の重心高さｈを求める次式（１３）が得られる。

【0082】

【数11】

【0083】

前述した復元力Ｆを求める式（４）において、弾性体１５に作用する垂直荷重ＮはＭｇ（ｇ：重力加速度）、弾性体１５の上側凸面１８および下側凸面１９の曲率半径Ａ，Ｂはいずれも所定半径Ｒであるから、ロードセル１１〜１４によって支持される載台５の復元力Ｆは、次式（１４）で表わすことができる。

【0084】

【数12】

【0085】

上記式（１４）を上記式（１３）に代入してｈを書き直すと次式（１５）となる。

【0086】

【数13】

ただし、ｋは次式（１６）で表わされるものである。

【0087】

【数14】

【0088】

上式（１５）より明らかなように、この式（１５）に含まれるパラメータの値が既知ならば、重心高さｈは変数ｙ_０（ｔ）、

【数15】

、ΔＷ（ｔ）及びΔＷ_３４（ｔ）を用いて計算することができる。

【0089】

上式（１５）は、測定対象物４が剛体だけでなく非剛体であったとしても、有効な式である。しかし、もし測定対象物４が剛体に限定される場合には、上式（１０）を上式（１３）に代入して、

【数16】

とおくことにより、次式（１７）を得ることができる。さらに、上式（１０）、（１４）、（１６）により求められる

【数17】

のｙ_０（ｔ）を用いた表現式を次式（１７）に代入して、次式（１７）´が得られる。

【0090】

ここで、「剛体」とは、外力による変形が全く生じない「完全剛体」と、外力による変形が若干生じてもその変形による重心高さ測定上の影響が極めて少なくて完全剛体と見なしても何ら支障がない「見なし剛体」とを包含するものである。また、「非剛体」とは、外力による変形が生じてその変形の影響が重心高さ測定上無視できない物体を総称して表現したものである。

【0091】

【数18】

【0092】

【数19】

【0093】

この式（１７）、（１７）´から明らかなように、

【数20】

あるいはｙ_０（ｔ）のどちらか一方のみが必要であることがわかる。

【0094】

＜ロードセルで検出される荷重信号の補正の説明＞
ところで、載台５の水平方向の自由振動に伴って、ロードセル１１〜１４は揺動振動となる。これにより、ロードセル１１〜１４の軸方向に作用する荷重は、回転角θの関数となる。今、ロードセル１１〜１４で検出される荷重Ｗ_ｉ´（ｔ）が上記の軸方向荷重であると仮定する。

【0095】

このとき、Ｗ_ｉ´（ｔ）は次式（１８）で表わすことができる。

【0096】

【数21】

【0097】

ただし、Ｆｉ（ｔ）およびθはそれぞれ次式（１９）および式（２０）で表わされる。

【0098】

【数22】

【0099】

【数23】

【0100】

ここに、Ｆ_ｉ（ｔ）は、各ロードセル１１〜１４に生じる復元力Ｆの符号を逆にしたものである。
上記式（１８）により次式（２１）が得られる。

【0101】

【数24】

【0102】

式（２１）によりＷ_ｉ（ｔ）がＷ_ｉ´（ｔ）とｙ_０（ｔ）から求まることがわかる。

【0103】

なお、傾斜補正の成されたデジタルロードセルを用いる場合は、その出力はＷ_ｉ（ｔ）であるから、上述の補正は不要となる。

【0104】

＜重心高さ測定装置の計測動作の説明＞
以上に述べたように構成される重心高さ測定装置１の計測動作について、主に、図７の機能ブロック図、図１０のフローチャートおよび図１１のタイムチャートを用いて以下に説明する。なお、図１０において記号「Ｓ」はステップを表わす。
以下の計測動作説明は、測定対象物４が荷物を載せた運搬車両である場合の例である。

【0105】

＜ステップＳ１〜Ｓ４の処理内容の説明＞
載台５に進入した運搬車両が停止するまで待機する（Ｓ１）。

【0106】

運搬車両が停止した時刻ｔ_１から微小時間Δｔだけ経過した時刻（ｔ_１＋Δｔ）以降において、平面的重心演算部５０は、ロードセル１１〜１４からの静荷重信号Ｗ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を読み込むとともに、読み込んだ静荷重信号Ｗ_ｉから測定対象物４の質量（重量）を求める（Ｓ２）。

【0107】

また、平面的重心演算部５０は、次式（１６）に基づいてｋを演算する（Ｓ３）とともに、次式（７），（８）に基づいて測定対象物４の重心Ｇの平面座標（ｘ_Ｇ，ｙ_Ｇ）を算出する（Ｓ４）。

【0108】

【数25】

【0109】

ｘ_Ｇ＝ａ・（Ｗ_２４／Ｗ−１／２） ・・・（７）
ｙ_Ｇ＝ｂ・（Ｗ_１２／Ｗ−１／２） ・・・（８）

【0110】

＜ステップ５の処理内容の説明＞
車両押し付け装置５００が作動する（Ｓ５）。これにより、装置５００と載台５との間で運搬車両全体が上下方向に挟み込まれて、サスペンション１００の弾性支持が減殺されるので、測定対象物４を剛体に近い状態にすることができる。

【0111】

＜ステップＳ６の処理内容の説明＞
時刻ｔ_２において、制御装置４０（Ｉ／Ｏ回路４７）は、油圧シリンダ２４の伸長作動を示すバルブ切換信号を電磁弁２６に送信する。これにより、油圧シリンダ２４が伸長作動され、載台５の側面がピストンロッド２５に押されて載台５に水平方向の変位と速度が与えられる。その後、あらかじめ定められた変位において、制御装置４０は、油圧シリンダ２４の収縮作動を示すバルブ切換信号を電磁弁２６に送信する。これにより、油圧シリンダ２４が収縮作動され、載台５とピストンロッド２５との接触が解除され、載台５に自由振動の初期条件が与えられる。そして、載台５には水平方向の変位に対する復元力発生機構からの復元力Ｆが作用するため、載台５は水平方向（ｙ方向）に自由振動する。

【0112】

このとき、車両押し付け装置５００により車両は押し付けられて、測定対象物４は剛体に近い状態であるので、車両自身による弾性振動の影響が載台５に伝わりにくくなる。その結果、重心高さの測定において、サスペンション１００による車両の車体の弾性的な支持による影響を低減することができ、ひいては、その測定精度を向上することができる。また、車両押し付け装置５００により、載台５を振動させた際に、載台５上の測定対象物４の移動が抑制されるので、より正確な測定が可能となる。

【0113】

＜ステップＳ７，Ｓ８の処理内容の説明＞
時刻ｔ_２から微小時間Δｔだけ経過した時刻（ｔ_２＋Δｔ）以降において、重心高さ位置演算部５１は、自由振動状態にある載台５の変位ｙ_０（ｔ）、加速度

【数26】

及びロードセル１１〜１４の動荷重信号Ｗ_ｉ（ｔ）を読み込む（Ｓ６）。この読み込み動作は、所定の閾値以上の波形データを取得できる時刻ｔ_３まで行われる（Ｓ７）。

【0114】

＜ステップＳ９の処理内容の説明＞
載台５が静止した時刻ｔ_４以降から時刻ｔ_５の間において、重心高さ演算部５１は、ステップＳ２で取得した静荷重信号Ｗ_ｉとステップＳ７で収得した動荷重信号Ｗ_ｉ（ｔ）とに基づいてΔＷ（ｔ）およびΔＷ_３４（ｔ）をそれぞれ演算する。

【0115】

＜ステップＳ１０の処理内容の説明＞
時刻ｔ_５以降から時刻ｔ_６の間において、重心高さ演算部５１は、次式（１５）に基づいて測定対象物４の重心Ｇの重心高さｈを演算する。なお、ｈの測定値は、あらかじめ定めた時間区間内の各サンプリング時刻において式（１５）で計算されたｈの平均値とする。

【0116】

【数27】

【0117】

＜ステップＳ１１の処理内容の説明＞
そして、制御装置４０（Ｉ／Ｏ回路４７）は、ステップＳ１０の演算の結果得られた重心高さｈの値を表示させる表示信号を表示装置４２に送信する。これにより、ステップＳ１０の演算で求められた重心高さｈの値が表示装置４２に表示される。

【0118】

＜第１の実施形態の重心高さ測定装置のまとめ＞
第１の実施形態の重心高さ測定装置１によれば、測定対象物４が載せられた載台５を水平方向に自由振動させることにより、測定対象物４の重心高さを求める上で必要とされる載台５の水平方向の変位と加速度とを得ると共に、載台５の振動に伴って生じるロードセル１１〜１４からの検出信号の変化に基づいて測定対象物４の重心高さを定位置で測定する。このような、重心高さの測定において、載台５に設けられた車両押し付け装置５００により、装置５００と載台５との間で車両全体が上下方向に押し込まれて、サスペンション１００による車両の弾性支持が減殺されるので、測定対象物４を剛体に近い状態にすることができる。その結果、サスペンション１００による車両の車体の弾性的な支持による影響を低減することができ、ひいては、その測定精度を向上することができる。

【0119】

尚、上記第１の実施の形態における重心高さの計測動作では、ロードセル１１〜１４により静荷重信号Ｗｉを検出した後に（Ｓ２）、車両押し付け装置５００を作動させ（Ｓ５）、その後、ロードセル１１〜１４により動荷重信号Ｗｉ（ｔ）するようにしたが（Ｓ７）、車両押し付け装置５００を作動させた後に、ロードセル１１〜１４により静荷重信号Ｗｉ及び動荷重信号Ｗｉ（ｔ）を検出するようにしてもよい。

【0120】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る重心高さ測定装置について説明する。なお、第２の実施の形態の重心高さ測定装置１Ａにおいて、第１の実施形態の重心高さ測定装置１と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第１の実施形態の重心高さ測定装置１と異なる点を中心に説明することとする。

【0121】

図１２は、本発明の第２の実施形態に係る重心高さ測定装置を模式的に示した模式図である。図１２では、測定対象物４としての運搬車両を後方からみた図を示している。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、載台５には運搬車両を上から押さえ付ける車両押し付け装置５００が設けられている。

【0122】

図１２に示されるように、重心高さ測定装置１Ａは、設置ベース２として地表面を掘り下げて形成されたピット２００と、そのピット２００の開口部に配設された傾斜板２０１と、その傾斜板２０１をピット２００の底面において支持する支持台２０２と、一端がピット２００の底面に連結されると共に他端が傾斜板２０１に連結される昇降装置２０３とを備える。

【0123】

ピット２００は、傾斜板２０１を傾斜させる際の可動域を確保するための部分であり、開口部の長手方向（図１２紙面垂直方向）および幅方向（図１２左右方向）の寸法が測定対象物４よりも大きな直方体形状の空間が地中に形成されている。傾斜板２０１は、長手方向（図１２紙面垂直方向）および幅方向（図１２左右方向）の寸法が、測定対象物４よりも大きく、かつ、ピット２００よりも小さな上面視矩形の板状に形成されている。傾斜板２０１と載台５との間にはロードセル１１〜１４が配置されている。ロードセル１１及び１２は、載台５を介して運搬車両の右側の前輪及び後輪に対応して配置されており、ロードセル１３及び１４は、運搬車両の左側の前輪及び後輪に対応して配置されている。支持台２０２は、傾斜板２０１の長手方向に沿って軸通される軸部２０１ａを回動可能に保持している。これにより、傾斜板２０１は、軸部２０１ａを中心として、支持台２０２に傾斜可能に軸支される。

【0124】

昇降装置２０３は、傾斜板２０１を傾斜させるためのアクチュエータであり、油圧シリンダにより構成されている。昇降装置２０３は、傾斜板２０１の幅方向一側（図１２右側）に配設され、油圧によりロッドを伸縮させることで、傾斜板２０１を傾斜させることができる。なお、本実施の形態では、昇降装置２０３が、傾斜板２０１の幅方向一側（図１２右側）に配設されているが、傾斜板２０１の幅方向他側（図１２左側）に配設してもよく、また、一側および他側の両方に配設してもよい。このような構成により、重心高さ測定装置１Ａは、載台５を上下方向に傾斜させるとともに、傾斜に伴って生じる荷重の変化をロードセル１１〜１４により検出することができる。

【0125】

＜測定対象物の重心高さｈの求め方の理論説明＞
次に、本実施の形態に係る重心高さ測定装置１Ａによる重心高さを算出する方法について説明する。重心位置の算出における測定対象物４の測定姿勢として、基準姿勢及び傾斜姿勢を採用する。基準姿勢とは、測定対象物４が載台５上で静止した状態をさす。傾斜姿勢とは、測定対象物４の基準姿勢に対して、一端側（図１２右側）が他端側（図１２左側）よりも上方となるように傾斜した状態をさす。

【0126】

図１３及び図１４は、図１２の測定対象物４を模式的に示す正面図（Ｙ方向からみた図）であり、図１３が基準姿勢を示し、図１４が傾斜姿勢を示している。

【0127】

図１３に示されるように、Ｘ方向の支点間距離をＬ、Ｘ方向の重心位置をｘ１、重心高さをｈとする。また、基準姿勢における測定対象物４の右端にかかる荷重に基づいて算出する重量をＷ_１２、左側にかかる荷重に基づいて算出する重量をＷ_３４とする。さらに、図１４に示されるように、基準姿勢から傾斜姿勢へと姿勢を変えたときの測定対象物４の右側の移動距離をＨ、測定対象物４の傾斜角度をθとする。また、傾斜姿勢における測定対象物４の右端にかかる荷重に基づいて算出する重量をＷ_１２’左側にかかる荷重に基づいて算出する重量をＷ_３４’とする。さらに、ｘ２、ｘ３、及びｘ４を図１４に示すように定め、測定対象物４全体の荷重に基づいて算出する総重量をＷ_Ｇとする。そうすると、まず以下の式が成り立つ。
ｘ１＝ｘ３＋ｘ４＝（ｘ２／ｃｏｓθ）＋ｈ・ｔａｎθ・・・（２−１）
ｓｉｎθ＝Ｈ／Ｌ・・・（２−２）
図１３において、モーメントのつり合いを考えると次式が成り立つ。
ｘ１・Ｗ_Ｇ＝Ｌ・Ｗ_１２・・・（２−３）
図１４において、モーメントのつり合いを考えると次式が成り立つ。
ｘ２・Ｗ_Ｇ＝Ｌ・ｃｏｓθ・Ｗ_１２’・・・（２−４）
式（２−１）〜（２−４）より、重心高さＺを求める式が導かれる。
ｈ＝（（Ｗ_１２’−Ｗ_１２）／Ｗ_Ｇ）・（Ｌ／Ｈ）・（Ｌ^２−Ｈ^２）^１／２・・・（２−５）

【0128】

式（２−５）のパラメータのうち、Ｗ_Ｇは測定対象物４の基準姿勢においてロードセル１１〜１４が検出した荷重により求めることができる。Ｗ_１２は測定対象物４の基準姿勢において車両の右側に対応したロードセル１１及び１２が検出した荷重により求めることができる。Ｗ_１２’は測定対象物４の傾斜姿勢において車両の右側のロードセル１１及び１２が検出した荷重により求めることができる。Ｌは運搬車両の車輪間距離とすれば既知の値である。Ｈは傾斜角度θが既知であれば式（２−２）により求めることができる。そのため、これらのパラメータの値に基づいて、式（２−５）を解けば、被測定物の重心高さｈを算出することができる。

【0129】

このような測定対象物を傾斜させて重心高さを計測する重心高さ測定装置１Ａにおいては、傾斜時に測定対象物の片側をより高く持ち上げれば、重心高さを精度良く求めることができる。ところが、測定対象物が運搬車両であるような場合には、測定対象物の一方を高く持ち上げると、車両のサスペンションの弾性が車両を載せた載台に望まない振動を発生させてしまうことがわかっている。そこで、本実施形態に係る重心高さ測定装置１Ａにおいても車両押し付け装置５００を動作させることにより、測定対象物の弾性振動を減殺することができる。

【0130】

＜重心高さ測定装置の計測動作の説明＞
本実施の形態に係る重心高さ測定装置１Ａの計測動作について図１５および図１６を用いて説明する。図１５は、重心高さ測定装置１Ａの制御系の概略システム構成図である。本実施形態では、メモリ４８は車両の車輪間距離Ｌ、載台５を傾斜させた状態における傾斜角度θ、及び傾斜角度θに対応した測定対象物４の移動距離Ｈなどのパラメータを予め記憶している。ＭＰＵ４９は、ロードセル１１〜１４からの検出信号やメモリ４８に記憶されたパラメータの値に基づいて測定対象物４の重心高さを演算する。

【0131】

図１６は、重心高さ測定装置１Ａで実行される重心高さ測定処理を説明するフローチャートである。

【0132】

＜ステップＳ１〜Ｓ２の処理内容の説明＞
載台５に進入した運搬車両が停止するまで待機する（Ｓ１）。

【0133】

次に、運搬車両が停止した時刻から微小時間だけ経過した時刻以降において、ＭＰＵ４９は、基準姿勢におけるロードセル１１〜１４からの静荷重信号Ｗ_１２、Ｗ_３４を読み込むとともに、読み込んだ静荷重信号Ｗ_１２、Ｗ_３４から測定対象物４の質量（重量）ＷＧを求める（Ｓ２）。

【0134】

＜ステップＳ３の処理内容の説明＞
次に、車両押し付け装置５００が作動する（Ｓ３）。これにより、装置５００と載台５との間で運搬車両全体が上下方向に挟み込まれて、サスペンション１００の弾性支持が減殺されるので、測定対象物４を剛体に近い状態にすることができる。

【0135】

＜ステップＳ４の処理内容の説明＞
次に、制御装置４０（Ｉ／Ｏ回路４７）は、昇降装置２０３を作動させ、予めメモリ４８に記憶していた傾斜角度θに応じた移動距離Ｈだけ傾斜台２０３を上下に傾斜させる（Ｓ４）。このとき、車両押し付け装置５００により車両は押し付けられて、測定対象物４は剛体に近い状態であるので、車両自身による弾性振動の影響が載台５に伝わりにくくなる。その結果、重心高さの測定において、サスペンション１００による車両の車体の弾性的な支持による影響を低減することができ、ひいては、その測定精度を向上することができる。また、車両押し付け装置５００により、載台５を傾斜させた際に、載台５上の測定対象物４の移動が抑制されるので、より正確な測定が可能となる。

【0136】

＜ステップＳ５の処理内容の説明＞
ＭＰＵ４９は、メモリ４８に記憶された、車両の車輪間距離Ｌ、傾斜角度θ、及び傾斜角度θに対応した測定対象物４の移動距離Ｈなどのパラメータを取得する。一方で、傾斜姿勢におけるロードセル１１〜１４からの検出信号Ｗ_１２’、Ｗ_３４’を取得する。

【0137】

＜ステップＳ６の処理内容の説明＞
ＭＰＵ４９は、ロードセル１１〜１４からの検出信号Ｗ_１２、Ｗ_１２’、Ｗ_Ｇおよびメモリ４８に記憶されたパラメータの値Ｌ、Ｈに基づいて式（２−５）を計算し、測定対象物４の重心高さを演算する。

【0138】

＜ステップＳ７の処理内容の説明＞
そして、制御装置４０（Ｉ／Ｏ回路４７）は、ステップＳ６の演算の結果得られた重心高さｈの値を表示させる表示信号を表示装置４２に送信する。これにより、ステップＳ６の演算で求められた重心高さｈの値が表示装置４２に表示される。

【0139】

＜第２の実施形態の重心高さ測定装置のまとめ＞
したがって、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、重心高さの測定において、載台５に設けられた車両押し付け装置５００により、装置５００と載台５との間で車両全体が上下方向に押し込まれて、サスペンション１００による車両の弾性支持が減殺されるので、測定対象物４を剛体に近い状態にすることができる。その結果、サスペンション１００による車両の車体の弾性的な支持による影響を低減することができ、ひいては、その測定精度を向上することができる。

【0140】

尚、上記第２の実施の形態における重心高さの計測動作では、ロードセル１１〜１４により静荷重信号を検出した後に（Ｓ２）、車両押し付け装置５００を作動させ（Ｓ３）、その後、ロードセル１１〜１４により傾斜姿勢における荷重信号を検出するようにしたが（Ｓ５）、車両押し付け装置５００を作動させた後に、ロードセル１１〜１４により、静荷重信号及び傾斜時の荷重信号を検出するようにしてもよい。

【0141】

以下、本発明の実施形態における弾性支持減殺機構の変形例について説明する。尚、本変形例においても測定対象物４は、被測定部としての運搬車両の車体と、載置面に置かれる基部としての車輪と、車体を車輪に対して弾性的に支持するサスペンションとを含む運搬車両である。運搬車両は牽引車及び貨物を載せた被牽引車から構成されるものとする。

【0142】

（変形例１）
図１７は、第１の変形例に係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。上記各実施の形態においては、弾性支持減殺機構は、載台５に設けられた車両押し付け装置５００であった。しかし、本変形例の弾性支持減殺機構は、図１７に示されるように、載台５に設けられた複数のワイヤー５０１である。ここでは、例えば載台５の四隅を含む６カ所にそれぞれの一端が固定された６本のワイヤー５０１により、牽引車の前方の左右２カ所、車両の連結部の左右２カ所、及び被牽引車の後方の左右２カ所を固定する。

【0143】

このような構成により、運搬車両の車体が載台５に固定されて運搬車両のサスペンションの弾性支持が減殺され、測定対象物４が剛体に近い状態になるので、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。また、本変形例は、上記実施形態の車両押し付け装置のような大掛かりな装置と比べ、安価且つ簡単に実現が可能である。例えば、運搬車両に設けられた車両の牽引フック等を利用すれば、ワイヤー５０１の一端を容易に車体に固定することができる。

【0144】

（変形例２）
図１８は、第２の変形例に係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。本変形例の弾性支持減殺機構は、図１８に示されるように、載台５の上に置かれた複数のジャッキ５０２である。ここでは例えば牽引車の車体の四隅を下方から支持するために載置面上に４つのジャッキ５０２が、被牽引車の車体の四隅を下方から支持するために載置面上に４つのジャッキ５０２がそれぞれ置かれている。このようにして載台５上に置かれた８つのジャッキ５０２により載台上の運搬車両の車体を下から持ち上げて車輪を載置面から浮かせると、サスペンションの弾性支持が減殺されて、測定対象物４を剛体に近い状態にすることができる。よって、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

【0145】

なお、ジャッキ５０２を載台５に固定してもよい。この場合、運搬車両がより安定した状態で重心高さを測定することができる。

【0146】

（変形例３）
図１９は、第３の変形例に係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。本変形例の弾性的な支持を減殺する方法は、図１９に示されるように、被牽引車のシャーシの脚５０３を載台５の上に出すことである。これにより、載台５上の被牽引車の車体を下から持ち上げて車輪を載置面から浮かせると、サスペンションの弾性支持が減殺されて被測定物を剛体に近い状態にすることができる。よって、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

【0147】

（変形例４）
図２０は、第４の変形例に係る重心高さ測定装置を簡略化した平面図及び矢視図である。本変形例の弾性的な支持を減殺する方法は、図２０に示されるように、被牽引車のシャーシの脚５０３を載台５の上に出すとともに、牽引車を載台５の外部に停車させることである。ここでは牽引車を設置ベース２上に停車させている。これにより、載台５上の被牽引車の車体を下から持ち上げて車輪を載置面から浮かせると、載台５上の被牽引車のサスペンションの弾性支持が減殺されるとともに、載台外部に停車した牽引車のサスペンションの弾性支持の影響が除外されるので、測定対象物４をより剛体に近い状態にすることができる。よって、上記実施の形態と同様な効果を奏することができる。

【0148】

（その他の変形例）
その他の変形例として、運搬車両の車体と車輪とを直接つなぎ合わせるような構成にして、車体と車輪とを相互に圧縮させてサスペンションの弾性的な支持を減殺してもよい。また、車両のサスペンションのスプリングにスペーサを挿入するような構成にして、サスペンションの弾性的な支持を減殺してもよい。

【0149】

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0150】

本発明は、車両の重心高さの測定においてサスペンションの弾性の影響を低減し重心高さの測定精度を向上できる重心高さ測定装置として有用である。

【符号の説明】

【0151】

１，１Ａ 重心高さ測定装置
２ 設置ベース
４ 測定対象物
５ 載台
１１〜１４ ロードセル
１５ 弾性体
１８ 上側凸面
１９ 下側凸面
２０ 上側受け部材
２１ 水平座面
２２ 下側受け部材
２３ 水平座面
２４ 油圧シリンダ
３０ 変位センサ
３１ 加速度センサ
５０ 平面的重心座標演算部
５１ 重心高さ演算部
１００ サスペンション
１０２ ロアアーム
１０４ スプリング
１０５ ショックアブソーバ
２００ ピット
２０１ 傾斜板
２０２ 支持台
２０３ 昇降装置
５００ 車両押し付け装置
５０１ ワイヤー
５０２ ジャッキ
５０３ シャーシ脚（トレーラー被牽引車）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】