JP2005090217A

JP2005090217A - 電子式ブーム高さ設定装置

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Publication number: JP2005090217A
Application number: JP2004189739A
Authority: JP
Inventors: Richard Gary Rokusek; リチャード・ゲーリー・ロクセック; Gregory Keith Werner; グレゴリー・キース・ワーナー; Scott Joseph Breiner; スコット・ジョセフ・ブレイナー; Daniel Lawrence Pflieger; ダニエル・ローレンス・プフリエガー
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2024-06-28
Also published as: CA2481137A1; US7344351B2; EP1516850B1; EP1516850A1; ES2433125T3; US20050058530A1; AU2004202845B2; JP4395015B2; CA2481137C; AU2004202845A1

Abstract

【課題】ブームの作動の安全性、快適性、正確性及び再現性／コンシステンシーを改良した簡素で且つ低廉なブーム位置検知装置及び検知方法の提供。
【解決手段】枢支軸１２５を中心に回転するブーム１１０のための作業用車両上のブームの角度を検知するブーム位置検知装置。この装置は、ブーム角度従動子３１０と位置センサー３０６とを含んでいる。ブーム角度従動子は、ばね３１４と、従動アーム３１２とを含んでいて、前記ばねは、前記枢支軸を中心とする前記ブームの回転運動中を通して、前記従動アームが前記ブームの面に当接し且つ前記従動アームを前記ブームとの接触状態に保つようになされている。前記位置センサーは、前記ブーム角度センサーに物理的に接続されており且つ少なくとも１つのブームの角度を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、ローダーのような作業用車両におけるブームの動作に関する。本発明は、ブームの作動の安全性、快適性、正確性及び再現性／コンシステンシーを改良した簡素で且つ低廉な装置及び方法に関する。

例えば、ローダー及びバックホウのような作業用車両においては、作業工具の高さ及び角度は、目測によって判断し且つ一定の基準に基づいて手動によって幾分調節しなければならない。このことは、通常の人間であるオペレータにとって急速な疲労となるであろう。他の作業用車両においては、２〜３の位置すなわち作業工具の高さ及び角度は、工場で事前に設定され、これは、作業工具が、単なるボタンの押し込み、ハンドル操作又は他の何らかの簡単な操作によるオペレータの指示によって、これらの位置に自動的に配置されるようになされている。更に他の作業用車両においては、作業工具のためのキックアウト位置は、運転室外又は運転室内から車両のオペレータがプログラムし又は調節することができる。

しかしながら、上記のような調節方法及び／又は機構は、オペレータの運転室の外側での車両オペレータによる複雑なリンク機構及び／又は調整装置を備えたセンサーを必要とするので、複雑で、煩雑で及び／又は高価であることがわかる。

本発明は、ブームの作動の安全性、快適性、正確性及び再現性／コンシステンシーを改良した簡素で且つ低廉な装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の発明者らは、従来のブーム高さ検知及び調整機構は、幾分複雑且つ／又は高価であることを認識しており且つこのような機構は不必要であると判断している。彼らは、作業用車両のためのブームの位置において、ブームに対して常に圧力をかけるように付勢されているばね付勢による従動アームを含む極めて簡単な構造の高さ又は角度センサーを使用している。従って、この従動アームは、ブームの位置が変わると回転し且つ例えばポテンショメータのような電子機械的装置にかかる電圧に変化を生じさせる。この電圧の変化は、例えば、シャシ制御ユニット及びオペレータのような信号処理装置又は車上コンピュータに供給される。ブームの位置を電子的に検知した後は、ボタンを単に押し込むこと又はスイッチを作動させることによって、所望のブーム高さにおいて、運転室から、キックアウト位置を設定すること、掘り起こし位置に戻すこと及び／又は搬送位置に戻すことが可能である。運転室内からブームを操作するためにオペレータによって使用されるボタン操作制御レバーは、通常は、少なくとも１つの戻り止め又はロック位置を有している。制御レバーを戻り止め位置へ動かすことによって、ブームは、設定／記憶位置へと動くように自動的に設定されても良い。ひとたび、ブームが記憶された信号に関係付けられた位置に到達すると、シャシ制御ユニットは、制御レバーを戻り止め位置から解除する信号を送り且つ同制御レバーを中立位置へと戻らせる。このようにして、制御レバーが解除されると、ブームの動きが停止する。

この装置は、極めて簡素化されており且つ従来の装置のようにセンサーとブームとの間にリンク機構を必要としない。従って、このセンサーは、車両の一部分に単に堅固に付加され且つ電線又は無線により高さ予測装置に接続されているので、作業用車両に対する調整が最少の状態で取り付けることができる。シャシ制御ユニットへの位置データの送信は、可撓性の電線又は電磁波を介する無線によって行っても良い。

以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。図１は、本発明を使用することができる作業用車両を示している。図１に示した特別な作業用車両は、関節結合された四輪駆動ローダーであって、垂直枢支軸２２０によって後方車両部分２００に枢動可能に結合された前方車両部分１００を含んでいる主要車両本体１０を有しており、このローダーは、当該技術において公知の方法で前方車両部分１００を後方車両部分２００に対して枢動させることによって操舵される。前方及び後方車両部分１００及び２００は、各々、前方駆動輪１０１及び後方駆動輪２０１上に支持されている。オペレータステーション２１０が、後方車両部分２００上に設けられており且つ垂直枢支軸２２０上に配置されている。前方車両部分１００は、右マスト部分１２０ａと左マスト部分１２０ｂとを有しているマスト１２０を含んでいる。前方及び後方駆動輪１０１及び２０１は、車両を、地面に沿って推進させ且つ当該技術において公知の方法で動力を付与される。

前方車両部分１００上には、各々、第１のブームアーム１１０ａと第２のブームアーム１１０ｂとによって部分的に形成されているブーム１１０が取り付けられている。第１及び第２のブームアーム１１０ａ及び１１０ｂは、同第１のブームアーム１１０ａと第２のブームアーム１１０ｂとの各々に溶接されている横方向のクロスチューブ１１１によって結合されている。ブーム１１０の後端は、横枢支軸１２５によってマスト１２０に結合されており、ブーム１１０の前方端部には、ローダーバケット１１５が横枢支軸１１６によって取り付けられている。ブーム１１０は、油圧持ち上げシリンダ（図示せず）によって横枢支軸１２５を中心に回転せしめられる。

図２は、マスト１２０に取り付けられた本発明のブーム位置検知装置３００の例示的な実施形態を示している。この特別な実施形態においては、検知装置３００は、ねじ３０１によってマスト１２０の側壁１２１に取り付けられている。この特別な実施形態においては、ばねによって付勢された従動アーム３１２は、従動アーム３１２が全ての回転位置において第１のブームアーム１１０ａに圧力をかけるように、第１のブームアーム１１０ａの下側に対して付勢されている。従って、図３及び４に示されているように、この実施形態のばね付勢された従動アーム３１２は、ブーム１１０への物理的な取り付けの必要性が無く且つこのような取り付けに関連する付随する複雑さが生じることなく、ブーム１１０の全ての回転位置においてブーム１１０ａの下側に接触する。

図５は、本発明のブーム位置検知装置３００の例示的な実施形態を示している。図５に示しているように、ブーム位置検知装置３００は、本体３０９、従動子アセンブリ３１０及びポテンショメータアセンブリ３０６を含んでいる。

本体３０９は、第１の本体部分３０２と第２の本体部分３０３とを含んでおり、同第１及び第２の本体部分３０２及び３０３は、ボルト３０４ａ及びロックナット３０４ｂによって相互に堅固に結合されている。第１の本体部分３０２は、Ｌ型溝形鋼部分３０２ａとＣ型溝形鋼部分３０２ｂとを含んでいる。Ｌ型溝形鋼部分３０２ａは、ブーム位置検知装置３００全体をボルト３０１によってマスト１２０の外壁に取り付けるための２つの穴３０１ａを含んでいる。Ｌ型溝形鋼部分３０２ａはまた、ボルト３０４ａ及びロックナット３０４ｂによって第１の本体部分３０２を第２の本体部分３０３に取り付けるための２つの穴３０４ａをも含んでいる。Ｃ型溝形鋼部分３０２ｂは、ロックナット３０６ｅ及びボルト３０６ｃによってポテンショメータアセンブリ３０６を取り付けるための２つの穴３０７ａと、Ｃ型溝形鋼部分３０２ｂの壁を通過し且つポテンショメータ３０６ｂ内へのシャフト３１６の通過を許容するための穴３０６ｊとを含んでいる。最後に、Ｃ型溝形鋼部分３０２ｂは、ばねアンカーボルトサブアセンブリ３２０を取り付けるためのアンカーボルト穴３２０ａを含んでいる。

第２の本体部分３０３は、第１の本体部分３０２を第２の本体部分３０３に取り付けるための２つの穴を含んでいる。第２の本体部分３０３はまた、２つの付加的な穴３１５ａ及び３１６ａをも含んでいる。従動アーム３１２上での回転運動を制限するために、穴３１５ａにおいて第２の本体部分３０３にストッパアセンブリ３１５が取り付けられている。シャフト３１６の回転運動を高め且つばねブシュ３１８の軸線方向の動きを制限するために、シャフトブシュ３１０ａが穴３１６ａ内へ且つ従動子アセンブリ３１０のシャフト３１６の第１の端部に向かって圧入嵌合されている。ばねブシュ３１８の両側にはシャフト３１６に沿ってワッシャ３１７が配置されており、従動アーム３１２の第１の端部は、ばねブシュ３１８のすぐ隣の位置においてシャフト３１６に圧入嵌合され、ワッシャ３１７及びばねブシュ３１８の全てを定位置に保持すると共にシャフト３１６の軸線方向の動きを制限するために、シャフト３１６の第２の端部に向けてスナップリング溝３１６ｂにスナップリング３３０が組み付けられている。捩り荷重ばね３１４の第１の端部は、ばねアンカー３２０に留められており、一方、捩り荷重ばね３１４の第２の端部は、従動アーム３１２を付勢して第１のブームアーム１１０ａの下面に押し付けている。従動アーム３１２の第２の端部には、ローラーアセンブリ３１３が取り付けられており、ローラーアセンブリ３１３は、ローラーホイール３１３ａ及びブシュ３１３ｄを含むと共に、ローラーボルト３１３ｂ及びロックナット３１３ｃをも含んでおり、ローラーボルト３１３ｂ及びロックナット３１３ｃは、回転運動を除くローラーボルト３１３ｂに対するブシュ３１３ｄの全ての動きを制限している。

従動子アセンブリ３１０は、従動アーム３１２、捻りばね３１４、シャフト３１６、シャフトブシュ３１０ａ、複数のワッシャ３１７、スナップリング３３０及びばねブシュ３１８を含んでいる。

Ｃ型溝形鋼部分３０２ｂには、ブラケット部分３０６ａ及びセンサー部分又はポテンショメータ３０６ｂを含んでいるセンサー又はポテンショメータアセンブリ３０６が取り付けられている。ブラケット部分３０６ａ及びポテンショメータ３０６ｂが、ボルト３０６ｃ、ワッシャ３０６ｄ及びロックナット３０６ｅによってＣ型溝形鋼の壁３０２ｃの両側に取り付けられている。ポテンショメータアセンブリ３０６の組立の際に、ゴムワッシャ３０２ｆが、周囲に対するシールとしてＣ型溝形鋼部分の壁３０２ｃとポテンショメータ３０６ｂとの間に配置されている。ブームの高さ検知装置３００の組立の際に、シャフト３１６の第２の端部は、ブラケット部分３０６ａ内の穴３０６ｇの中を通り且つポテンショメータ３０６ｂ内の穴３０６ｈ内へ突出し、ポテンショメータ３０６ｂ内の一般的なローターに公知の方法でキー止めされ、シャフト３１６の角度の変化がポテンショメータ３０６ｂの両端の比例する電圧の変化を生じさせる。

図８に示されているように、ブーム位置検知装置３００からの検知信号は、電線を介するか又は電磁波による無線によってシャシ制御ユニット５００に伝達される。第１のロッカースイッチ６０１と第２のロッカースイッチ６０２とは、押すことによって起動される。起動に続いて、第１のロッカースイッチ６０１及び／又は第２のロッカースイッチ６０２が作動することによって、時々刻々の信号がシャシ制御ユニット５００に送られ、この信号は、シャシ制御ユニット５００に、ブーム位置検知装置３００からの現在の信号値を記録させる。シャシ制御ユニット５００は、次いで、信号記録装置５１０からの記録された信号とブーム位置検知装置３００からの検知された信号とを比較し、記録された信号が検知信号にほぼ等しいときに、制御レバー７００を戻り止め位置からロック解除する信号を送る。シャシ制御ユニット５００は、付加的な検知信号の値、すなわち第１のロッカースイッチ６０１のための値を記録した後に、第２のロッカースイッチ６０２のための付加的な値を記録することができる。従って、ブームのキックアウト値及び搬送位置に復帰する値がシャシ制御ユニット内に共存していて、作業用車両の作動の便宜性及び容易性を増す。

以上、例示された実施形態を説明したけれども、特許請求の範囲内に規定された本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形を施すことができることが明らかとなるであろう。例えば、ポテンショメータ内のダイアル又は位置の読み出しを備えたデジタル装置が、ポテンショメータ３０６ｂに対して校正されて、ブームをその位置に配置する前に、その位置をオペレータがダイアルで合わせ又は打ち込むことができる。

図１は、本発明を使用することができる作業用車両の側面図である。図２は、上昇させた位置すなわちキックアウト位置にあるブームを示している斜視図である。図３は、図２に示された実施形態の側面図である。図４は、下降又は戻った位置にあるブームを示している、組み立てられた状態の本発明の例示的な実施形態の側面図である。図５は、センサーの後面図である。図６は、センサーの前面図である。図７は、センサーの分解図である。図８は、本発明の例示的な実施形態の機能の流れを示すブロック図である。

符号の説明

１０車両本体、１００前方車両部分、１０１前方駆動輪、
１１０ブーム、１１１横方向のクロスチューブ、
１１５ローダーバケット、１１６横方向枢支軸、１２０マスト、
１２１側壁、１２５横方向枢支軸、２００後方車両部分、
２０１後方駆動輪、２１０オペレータステーション、
２２０垂直枢支軸、３００ブーム位置検知装置、
３０１ねじ、３０２第１の本体部分、３０２ａＬ型溝形鋼部分、
３０２ｂＣ型溝形鋼部分、３０２ｃＣ型溝形鋼の壁、
３０３第２の本体部分、３０４ａボルト、３０４ｂロックナット、
３０６ポテンショメータアセンブリ、３０６ａブラケット部分、
３０６ｂポテンショメータ、３０６ｃボルト、
３０６ｄワッシャ、３０６ｅロックナット、
３０２ｆゴムワッシャ、３０６ｇブラケット部分内の穴、
３０６ｈポテンショメータ内の穴、３０６ｊ穴、
３０９本体、３１０従動子アセンブリ、
３１０ａシャフトブシュ、３１２従動アーム、
３１３ローラーアセンブリ、３１３ａローラーホイール、
３１３ｂローラーボルト、３１３ｃロックナット、
３１３ｄブシュ、３１４捩り荷重ばね、
３１５ストッパアセンブリ、３１５ａ穴、
３１６シャフト、３１６ａ穴、３１６ｂスナップリング溝、
３１７ワッシャ、３１８ばねブシュ、
３２０ばねアンカー、３３０スナップリング、
５００シャシ制御ユニット、５１０信号記録装置、
６０１第１のロッカースイッチ、６０２第２のロッカースイッチ、
７００制御レバー、

Claims

運転室、ブーム、同ブームの自由部分に結合された作業工具及びブーム操作レバーを含み、前記レバーは少なくとも１つの戻り止め位置を有し、前記ブームがブームアームを含んでいる、作業用車両上のブーム位置を自動的に調節するための高さ設定装置であって、
ブームアーム位置センサーであって、ばねと、従動アームと、位置センサーとを含み、前記ばねは、前記従動アームがブームアームの回転運動中を通して同ブームアームに従動するように前記従動アームを同ブームアームの面に押しつけるように付勢しており、前記位置センサーは少なくとも１つのブームアームの位置を検知するようになされたブームアーム位置センサーと、
前記ブームアーム位置センサーに結合された自動ブーム位置調節装置であって、運転室内に配置されたスイッチを含み、同スイッチが作動したときに前記ブームアーム位置センサーによって検知された少なくとも１つのブームアーム位置を記録することによって、少なくとも１つの記録された位置を形成し、前記レバーが前記少なくとも１つの戻り止め位置に配置されると、前記ブームを、前記少なくとも１つの記録された位置へと自動的に動かすようになされた自動ブーム位置調節装置と、を含むブーム高さ設定装置。
請求項１に記載のブーム高さ設定装置であって、前記位置センサーが電子式センサーである、高さ設定装置。
請求項１に記載のブーム高さ設定装置であって、前記位置センサーがポテンショメータである、高さ設定装置。
請求項１に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記自動ブーム位置調節装置が、前記ブームが前記少なくとも１つの記録された位置に到達したときに、前記レバーを前記少なくとも１つの戻り止め位置から自動的に解除するようになされた、ブーム高さ設定装置。
請求項１に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記少なくとも１つの戻り止め位置が、第１の戻り止め位置と第２の戻り止め位置とを含み、前記少なくとも１つの記録された位置が、第１の記録された位置と第２の記録された位置とを含んでいる、ブーム高さ設定装置。
請求項５に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記レバーが前記第１の戻り止め位置と第２の戻り止め位置とのうちの１つに配置されたときに、前記自動的なブーム位置調節装置が、前記ブームを前記第１及び第２の記録された位置へ自動的に動かすようになされた、ブーム高さ設定位置。
請求項１に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記自動ブーム位置調節装置が、一般的な車上コンピュータと、同車上コンピュータに電子的に接続された戻り止め解除機構とを含み、同戻り止め解除機構は、前記車上コンピュータから信号を受け取ったときに、前記レバーを前記少なくとも１つの戻り止め位置から解除するようになされた、ブーム高さ設定装置。
請求項１に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記自動ブーム位置調節装置が、ブームの角度及びブームの回転中心から作業工具までの距離に基づいて作業工具の高さを計算するようになされた、ブーム高さ設定装置。
請求項８に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記自動ブーム位置調節装置が、作業工具の高さの数値を入力するためのデータ入力部分を含んでいる、ブーム高さ設定装置。
請求項９に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記自動ブーム位置調節装置が、前記数値入力に基づいて検知されたブーム位置を計算し且つ記録する、ブーム高さ設定装置。
請求項９に記載のブーム高さ設定装置であって、
前記データ入力部分が、キーボードと、数値入力のうちの少なくとも１つ及び少なくとも１つの記録された位置を表示するビューイングスクリーンと、を含んでいるブーム高さ設定装置。
マストと、ブームと、同ブームの自由部分に結合された作業用工具とを含み、前記ブームが前記マスト上の枢支軸を中心に回転することができ且つブームアームを含んでいる、作業用車両上のブームを検知するためのブーム位置検知装置であって、
ばねと、従動アームとを含んでいるブーム角度従動子であって、前記ばねは、前記従動アームを前記ブームアームの面に押し付けて、前記枢支軸を中心とする前記ブームアームの回転運動中を通して、前記従動アームが、前記ブームアームと接触したままであるようになされたブーム角度従動子と、
少なくとも１つのブームの角度を検知する位置センサーと、を含むブーム位置検知装置。
請求項１２に記載のブーム位置検知装置であって、
前記位置センサーが電子式であり且つ前記ブームの角度従動子に機械的に結合されている、ブーム位置検知装置。
作業動作を行うための作業用車両であって、
フレームと、
同フレームを支持し且つ推進させる地面係合手段と、
前記フレームから上方へ伸長しているマストと、
第１のブーム端部と第２のブーム端部とを有し、同第１のブーム端部が前記マストに枢動可能に結合されているブームと、
前記第２のブーム端部に作動可能に結合されている作業工具と、
ブーム位置検知装置と、を含み、
同ブーム位置検知装置は、
少なくとも１つのブームの角度に亘って前記ブームに従動するためのブームの角度従動子であって、ばねと従動アームとを含み、前記ばねが、前記従動アームを前記ブームアームの面に押し付けるように付勢して、前記従動アームが、前記枢支軸を中心とする前記ブームアームの回転運動中を通して前記ブームアームと接触したままとなるようになされた、ブーム角度従動子と、
前記少なくとも１つのブームの角度を検知する位置センサーと、を含んでいる、作業用車両。
作業動作を行うための作業用車両であって、
フレームと、
同フレームを支持し且つ推進させる地面係合手段と、
前記フレームから上方へ伸長しているマストと、
第１のブーム端部と第２のブーム端部とを有し、同第１のブーム端部が前記マストに枢動可能に結合されているブームと、
少なくとも１つの戻り止め位置を有している操作レバーと、
前記第２のブーム端部に作動可能に結合されている作業工具と、
当該作業用車両上のブーム位置を自動的に調節するための高さ設定装置と、を含み、
同高さ設定装置が、
ブーム位置検知装置であって、ばねと、従動アームと、位置センサーとを含み、前記ばねは、ブームの回転運動中を通して従動アームが前記ブームに接触し且つ同ブームに従動するように同従動アームをブームの面に当接するように付勢しており、前記位置センサーが少なくとも１つの位置を検知するようになされたブーム位置検知装置と、
前記位置センサーに接続された自動ブーム位置調節装置であって、スイッチを含み、同スイッチが作動せしめられると、当該ブーム位置検知装置によって検知された少なくとも１つのブーム位置を記録することによって少なくとも１つの記録された位置を形成し、前記レバーが前記少なくとも１つの戻り止め位置に配置されると、前記ブームを前記少なくとも１つの記録された位置へ自動的に動かすようになされた、自動ブーム位置調節装置と、を含む作業用車両。
請求項１５に記載の作業用車両であって、
前記自動ブーム位置調節装置が、前記ブームが前記少なくとも１つの記録された位置に到達すると、前記レバーを自動的に前記戻り止め位置から解除するようになされた、作業用車両。
フレームと、
同フレームを支持し且つ推進させる地面係合手段と、
前記フレームから上方へ伸長しているマストと、
第１のブーム端部と第２のブーム端部とを有し、同第１のブーム端部が前記マストに枢動可能に結合されているブームと、
少なくとも１つの戻り止め位置を有している操作レバーと、
前記第２のブーム端部に作動可能に結合されている作業工具と、を含む作業用車両のためのブーム位置を自動的に設定する方法であって、
ブーム位置検知装置を使用することによって少なくとも１つのブーム回転位置を検知するステップであって、前記ブーム位置検知装置は、ばねと、従動アームと、位置センサーとを含み、前記ばねは、前記ブームの回転運動中を通して前記従動アームがブームに接触し且つ同ブームに従動するように同従動アームをブームの面に当接するように付勢しており、前記位置センサーが少なくとも１つのブーム位置を検知するようになされている、ステップと、
自動ブーム位置調節装置を使用することによって前記ブーム位置検知装置によって検知された少なくとも１つのブーム回転位置を記録するステップであって、前記自動ブーム位置調整装置は、前記レバーが前記少なくとも１つの戻り止め位置に配置されると、前記ブームを前記少なくとも１つの記録された位置へ自動的に動かすようになされている、ステップと、を含む方法。