JP2000129731A - 建設機械のアタッチメントの位置検出器 - Google Patents
建設機械のアタッチメントの位置検出器Info
- Publication number
- JP2000129731A JP2000129731A JP10303761A JP30376198A JP2000129731A JP 2000129731 A JP2000129731 A JP 2000129731A JP 10303761 A JP10303761 A JP 10303761A JP 30376198 A JP30376198 A JP 30376198A JP 2000129731 A JP2000129731 A JP 2000129731A
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- sensor
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- Pending
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- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確な回動角度が検出でき、従って正確な位
置制御を可能にするアタッチメントを提供することを課
題としている。 【解決手段】 複数の部材を回動自在に連結し、該部材
を相互に回動させてバケット等の作業具を所定の位置に
移動しながら作業する油圧ショベル等の建設機械のアタ
ッチメントにおいて、前記部材間に相互の回動角度を検
出する角度センサとして巻線型寸法センサを設けたこと
を特徴とする。
置制御を可能にするアタッチメントを提供することを課
題としている。 【解決手段】 複数の部材を回動自在に連結し、該部材
を相互に回動させてバケット等の作業具を所定の位置に
移動しながら作業する油圧ショベル等の建設機械のアタ
ッチメントにおいて、前記部材間に相互の回動角度を検
出する角度センサとして巻線型寸法センサを設けたこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、建設機械のアタ
ッチメントの位置検出器の技術分野に属する。更に、具
体的にはアタッチメントの回動連結部の回動角度の測定
装置の技術分野に属する。
ッチメントの位置検出器の技術分野に属する。更に、具
体的にはアタッチメントの回動連結部の回動角度の測定
装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械のアタッチメ
ントの位置を検出する手段として、回動連結部の連結ピ
ンの回りにポテンショメータを配置して、回動角度を測
定し、その回動角度から演算によりアタッチメントの位
置を算出することが従来から行われてきた。図３は従来
の油圧ショベルのアタッチメントのアームの位置を検出
するためにポテンショメータを配置した例を示してい
る。
ントの位置を検出する手段として、回動連結部の連結ピ
ンの回りにポテンショメータを配置して、回動角度を測
定し、その回動角度から演算によりアタッチメントの位
置を算出することが従来から行われてきた。図３は従来
の油圧ショベルのアタッチメントのアームの位置を検出
するためにポテンショメータを配置した例を示してい
る。
【０００３】図３において、オフセットアーム１１にア
ーム１２がピンＰ（図示されていない）により連結さ
れ、ピンＰの中心点１３の回りにポテンショメータ１４
が取り付けられている。なお、オフセットアーム１１は
オフセットブーム１０に左右方向に回動自在に連結され
ている。アーム１２はアームシリンダ１５によって回動
角度が制御されている。即ち、アームシリンダ１５が伸
長した場合はアーム１２は閉じる方向に回動し、アーム
シリンダ１５が縮小した場合は開く方向に回動する。こ
の回動角度はポテンショメータ１４に接続されている電
気コード１６からの電気信号によって検出される。
ーム１２がピンＰ（図示されていない）により連結さ
れ、ピンＰの中心点１３の回りにポテンショメータ１４
が取り付けられている。なお、オフセットアーム１１は
オフセットブーム１０に左右方向に回動自在に連結され
ている。アーム１２はアームシリンダ１５によって回動
角度が制御されている。即ち、アームシリンダ１５が伸
長した場合はアーム１２は閉じる方向に回動し、アーム
シリンダ１５が縮小した場合は開く方向に回動する。こ
の回動角度はポテンショメータ１４に接続されている電
気コード１６からの電気信号によって検出される。
【０００４】図４はポテンショメータの原理を説明した
図で、軸１７の回りに抵抗１８がリング状に形成され、
抵抗１８の両端子１９、２０には直流電源２３の電圧Ｅ
（ボルト）が印可されている。また、軸１７には摺動子
２１が固設されている。端子１９と摺動子２１は導線に
より電圧計２４の入力端子に接続されている。また、摺
動子２１は抵抗１８に接触しながら回転するので、電圧
計２４の電圧Ｖ（ボルト）から摺動子の回転角度を求め
ることができる。軸１７の出力端にリンク２５の一端が
固定され、リンク２５の他端２５はアーム１２の適宜の
位置に固定されている。軸１７の中心が連結ピンＰの中
心と一致するようにポテンショメータ１４をオフセット
アーム１４に固定する。
図で、軸１７の回りに抵抗１８がリング状に形成され、
抵抗１８の両端子１９、２０には直流電源２３の電圧Ｅ
（ボルト）が印可されている。また、軸１７には摺動子
２１が固設されている。端子１９と摺動子２１は導線に
より電圧計２４の入力端子に接続されている。また、摺
動子２１は抵抗１８に接触しながら回転するので、電圧
計２４の電圧Ｖ（ボルト）から摺動子の回転角度を求め
ることができる。軸１７の出力端にリンク２５の一端が
固定され、リンク２５の他端２５はアーム１２の適宜の
位置に固定されている。軸１７の中心が連結ピンＰの中
心と一致するようにポテンショメータ１４をオフセット
アーム１４に固定する。
【０００５】ポテンショメータ１４及びリンク２５が上
記のように装着されているので、アーム１２がオフセッ
トアーム１１に対して回動すると電圧Ｖが変化し、回動
角度は電圧Ｖの電気信号により検出される。上記説明か
ら明らかなように、連結ピンＰの中心１３と摺動子２１
の回転中心２５が一致している場合はアーム１２の回動
角度は正確に計算され、従ってアームの先端位置も正確
に検出される。アームの先端位置は回動角度とアーム長
さの積により表され、アームの長さは正確に計測可能で
ある。しかし、連結ピンＰの中心１３に摺動子２１の中
心２５を正確に一致させてポテンショメータ１４を取り
付けることは困難であり、取付誤差によりアタッチメン
トの先端位置に誤差が生じる。
記のように装着されているので、アーム１２がオフセッ
トアーム１１に対して回動すると電圧Ｖが変化し、回動
角度は電圧Ｖの電気信号により検出される。上記説明か
ら明らかなように、連結ピンＰの中心１３と摺動子２１
の回転中心２５が一致している場合はアーム１２の回動
角度は正確に計算され、従ってアームの先端位置も正確
に検出される。アームの先端位置は回動角度とアーム長
さの積により表され、アームの長さは正確に計測可能で
ある。しかし、連結ピンＰの中心１３に摺動子２１の中
心２５を正確に一致させてポテンショメータ１４を取り
付けることは困難であり、取付誤差によりアタッチメン
トの先端位置に誤差が生じる。
【０００６】図５は取付位置に誤差がある場合の数値例
を示すための図である。図５において、連結ピンＰの中
心１３を点Ｏで示し、リンク２５の回転中心（即ち、軸
１７の中心）を点Ｏ’で示す。点Ｏと点Ｏ’の偏差を
（Δｘ）、（Δｙ）とし、リンクの一端２２が点Ａにあ
る場合について考える。点Ｂはオフセットアーム１２の
回動によってリンクの一端２２が動く円弧状にある点で
あるが、ここでは水平基準軸と交叉する点を一例として
用いる。角度θ（θ＝∠ＡＯＢ）は実際にアーム１２の
回動角度を示し、角度θ’（θ’＝∠ＡＯ’Ｂ）は摺動
子２１の回転角度、即ち、ポテンショメータ１４の計測
値による回動角度を示す。
を示すための図である。図５において、連結ピンＰの中
心１３を点Ｏで示し、リンク２５の回転中心（即ち、軸
１７の中心）を点Ｏ’で示す。点Ｏと点Ｏ’の偏差を
（Δｘ）、（Δｙ）とし、リンクの一端２２が点Ａにあ
る場合について考える。点Ｂはオフセットアーム１２の
回動によってリンクの一端２２が動く円弧状にある点で
あるが、ここでは水平基準軸と交叉する点を一例として
用いる。角度θ（θ＝∠ＡＯＢ）は実際にアーム１２の
回動角度を示し、角度θ’（θ’＝∠ＡＯ’Ｂ）は摺動
子２１の回転角度、即ち、ポテンショメータ１４の計測
値による回動角度を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】リンク２５の長さＯＡ
を、ＯＡ＝ＯＢ＝ｕとすると、ポテンショメータ１４の
計測角度θ’は、 θ’＝ｔａｎ−１ （Δｙ／（ｕ＋
Δｘ））＋ ｔａｎ−１ （（ｕ×ｓｉｎθ−Δｙ）／
（ｕ×ｃｏｓθ＋Δｘ））で表される。仮に、Δｘ＝Δ
ｙ＝５ｍｍ、ｕ＝２００ｍｍ、θ＝６０度とした場合の
計測角度は、θ’＝５９．４度となり、誤差ｅ＝θ−
θ’＝０．６度が生じる。従来の一般的な（通常のクラ
スの）ポテンショメータの分解能は略０．５度であり、
上記誤差ｅは判別が困難である。しかし、この誤差ｅは
十分に大きな誤差であり、正確なアタッチメントの位置
の制御を難しいものにしており、従来から課題であっ
た。
を、ＯＡ＝ＯＢ＝ｕとすると、ポテンショメータ１４の
計測角度θ’は、 θ’＝ｔａｎ−１ （Δｙ／（ｕ＋
Δｘ））＋ ｔａｎ−１ （（ｕ×ｓｉｎθ−Δｙ）／
（ｕ×ｃｏｓθ＋Δｘ））で表される。仮に、Δｘ＝Δ
ｙ＝５ｍｍ、ｕ＝２００ｍｍ、θ＝６０度とした場合の
計測角度は、θ’＝５９．４度となり、誤差ｅ＝θ−
θ’＝０．６度が生じる。従来の一般的な（通常のクラ
スの）ポテンショメータの分解能は略０．５度であり、
上記誤差ｅは判別が困難である。しかし、この誤差ｅは
十分に大きな誤差であり、正確なアタッチメントの位置
の制御を難しいものにしており、従来から課題であっ
た。
【０００８】この発明は、上述のような背景の下になさ
れたもので、正確な回動角度が検出でき、従って正確な
位置制御を可能にするアタッチメントを提供することを
課題としている。上記課題を解決するために本発明は以
下の手段を採用している。
れたもので、正確な回動角度が検出でき、従って正確な
位置制御を可能にするアタッチメントを提供することを
課題としている。上記課題を解決するために本発明は以
下の手段を採用している。
【０００９】請求項１記載の発明は、複数の部材を回動
自在に連結し、該部材を相互に回動させてバケット等の
作業具を所定の位置に移動しながら作業する油圧ショベ
ル等の建設機械のアタッチメントにおいて、前記部材間
に相互の回動角度を検出する角度センサとして巻線型寸
法センサを設けたことを特徴としている。
自在に連結し、該部材を相互に回動させてバケット等の
作業具を所定の位置に移動しながら作業する油圧ショベ
ル等の建設機械のアタッチメントにおいて、前記部材間
に相互の回動角度を検出する角度センサとして巻線型寸
法センサを設けたことを特徴としている。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
発明において、前記巻線型寸法センサは、連結ピンの回
りの一方の部材に巻き取りセンサを設け、他方の部材に
巻き取り線の端部を固定し、巻き取り線の長さによって
角度を検出するセンサであって、該巻線センサの中心と
該連結ピンの中心との間の距離を前記端部固定点と前記
連結ピン中心との間の距離に等しく配置したことを特徴
としている。
発明において、前記巻線型寸法センサは、連結ピンの回
りの一方の部材に巻き取りセンサを設け、他方の部材に
巻き取り線の端部を固定し、巻き取り線の長さによって
角度を検出するセンサであって、該巻線センサの中心と
該連結ピンの中心との間の距離を前記端部固定点と前記
連結ピン中心との間の距離に等しく配置したことを特徴
としている。
【００１１】
【発明の実施形態】図１は本発明の実施形態を示す。以
下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明す
る。なお、従来装置のところで説明したものと同じ構成
要素については同一の番号を付して詳細な説明を省略す
る。
下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明す
る。なお、従来装置のところで説明したものと同じ構成
要素については同一の番号を付して詳細な説明を省略す
る。
【００１２】図１において、オフセットアーム１１とア
ーム１２の連結ピン３０（従来装置ではＰ）から距離Ｌ
ａ離れたオフセットアームの適宜の点に巻取寸法センサ
３１を設ける。巻線３２の端をピン３３に固定する。ピ
ン３３は連結ピン３０から距離Ｌｂ離れたアーム１２上
の適宜の点に設けられている。巻線の長さをＷとし、回
動角度θを求めると以下のようになる。
ーム１２の連結ピン３０（従来装置ではＰ）から距離Ｌ
ａ離れたオフセットアームの適宜の点に巻取寸法センサ
３１を設ける。巻線３２の端をピン３３に固定する。ピ
ン３３は連結ピン３０から距離Ｌｂ離れたアーム１２上
の適宜の点に設けられている。巻線の長さをＷとし、回
動角度θを求めると以下のようになる。
【００１３】図２は連結ピン３０、巻き取り寸法センサ
３１、ピン３３の位置関係を示した図である。回動角度
θは、余弦定理から θ＝ｃｏｓ−１（（ Ｌａ２＋Ｌｂ２−Ｗ２）／２×Ｌ
ａ×Ｌｂ） で表される。巻線長さＷは、基準長さＷａ、巻取長さＷ
ｂとするとＷ＝Ｗａ−Ｗｂとなり、巻取長さＷｂの分解
能（巻取寸法センサの分解能）は略１ｍｍである。今、
Ｌａ＝Ｌｂ＝２００ｍｍ、Ｗ＝２００ｍｍとすると、回
動角度θは６０度となる。巻線長さＷの分解能は通常略
１ｍｍ程度である。仮に、分解能１ｍｍとすると、回動
角度θの誤差は０．３度となる。
３１、ピン３３の位置関係を示した図である。回動角度
θは、余弦定理から θ＝ｃｏｓ−１（（ Ｌａ２＋Ｌｂ２−Ｗ２）／２×Ｌ
ａ×Ｌｂ） で表される。巻線長さＷは、基準長さＷａ、巻取長さＷ
ｂとするとＷ＝Ｗａ−Ｗｂとなり、巻取長さＷｂの分解
能（巻取寸法センサの分解能）は略１ｍｍである。今、
Ｌａ＝Ｌｂ＝２００ｍｍ、Ｗ＝２００ｍｍとすると、回
動角度θは６０度となる。巻線長さＷの分解能は通常略
１ｍｍ程度である。仮に、分解能１ｍｍとすると、回動
角度θの誤差は０．３度となる。
【００１４】アームの長さを２ｍ（＝２，０００ｍｍ
ｍ）とすると、従来のポテンショメータを使用した場合
はアーム先端の位置の誤差は２．０ｃｍとなるのに対
し、上記の巻線型センサを使用した場合はアーム先端の
位置の誤差は１．０ｃｍとなり、誤差が縮小される。特
にアーム等の長さが長いときは誤差が大幅に縮小され
る。また、距離Ｌａ、Ｌｂ及びＷは容易に測定すること
ができるので校正が比較的簡単に行える。
ｍ）とすると、従来のポテンショメータを使用した場合
はアーム先端の位置の誤差は２．０ｃｍとなるのに対
し、上記の巻線型センサを使用した場合はアーム先端の
位置の誤差は１．０ｃｍとなり、誤差が縮小される。特
にアーム等の長さが長いときは誤差が大幅に縮小され
る。また、距離Ｌａ、Ｌｂ及びＷは容易に測定すること
ができるので校正が比較的簡単に行える。
【００１５】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例え
ば、巻取寸法センサをアーム１２に装着し、固定ピンを
オフセットアーム１１に設けてもよい。また、巻線型セ
ンサの取付はアームとオフセットアームの連結部に限ら
れるものではなく、ブームの連結部分に使用（或いは併
用）することもできる。
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例え
ば、巻取寸法センサをアーム１２に装着し、固定ピンを
オフセットアーム１１に設けてもよい。また、巻線型セ
ンサの取付はアームとオフセットアームの連結部に限ら
れるものではなく、ブームの連結部分に使用（或いは併
用）することもできる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、回動角度をより正確に測定できるのでアタッチ
メントの位置の制御が正確になるという効果がある。更
に、従来のポテンショメータの取付誤差は測定が困難で
あるのに対し、この発明の構成によれば距離の寸法の測
定が容易にできるので校正も簡単に行えるという効果が
ある。
よれば、回動角度をより正確に測定できるのでアタッチ
メントの位置の制御が正確になるという効果がある。更
に、従来のポテンショメータの取付誤差は測定が困難で
あるのに対し、この発明の構成によれば距離の寸法の測
定が容易にできるので校正も簡単に行えるという効果が
ある。
【図１】 本発明の実施形態の構成を示す。
【図２】 本実施形態のピン等の位置関係を示す。
【図３】 アーム連結部に従来のポテンショメータを取
り付けた例を示す。
り付けた例を示す。
【図４】 ポテンショメータの原理を説明するための図
である。
である。
【図５】 従来装置の取り付け誤差による角度誤差の説
明図である。
明図である。
１１ オフセットアーム １２ アーム １３ 連結ピンの中心 １４ ポテンショメータ １５ アームシリンダ ２５ リング ３０ 連結ピン ３１ 巻取寸法センサ ３２ 巻線 ３３ 巻線の固定ピン Ｌａ、Ｌｂ 距離 Ｗ 巻線長さ
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の部材を回動自在に連結し、該部材
を相互に回動させてバケット等の作業具を所定の位置に
移動しながら作業する油圧ショベル等の建設機械のアタ
ッチメントにおいて、前記部材間に相互の回動角度を検
出する角度センサとして巻線型寸法センサを設けたこと
を特徴とする建設機械のアタッチメントの位置検出器。 - 【請求項２】 前記巻線型寸法センサは、連結ピンの回
りの一方の部材に巻き取りセンサを設け、他方の部材に
巻き取り線の端部を固定し、巻き取り線の長さによって
角度を検出するセンサであって、該巻線センサの中心と
該連結ピンの中心との間の距離を前記端部固定点と前記
連結ピン中心との間の距離に等しく配置したことを特徴
とする請求項１に記載の建設機械のアタッチメントの位
置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303761A JP2000129731A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | 建設機械のアタッチメントの位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303761A JP2000129731A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | 建設機械のアタッチメントの位置検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000129731A true JP2000129731A (ja) | 2000-05-09 |
Family
ID=17924964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10303761A Pending JP2000129731A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | 建設機械のアタッチメントの位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000129731A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1516850A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-03-23 | Deere & Company | Sensoreinrichtung, Stelleinrichtung und Arbeitsgerät |
-
1998
- 1998-10-26 JP JP10303761A patent/JP2000129731A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1516850A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-03-23 | Deere & Company | Sensoreinrichtung, Stelleinrichtung und Arbeitsgerät |
| US7344351B2 (en) | 2003-09-12 | 2008-03-18 | Deere & Company | Electronic boom height sensor |
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