JP2583802Y2 - 作業装置の姿勢変更検出機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は例えば互いに相対回転す
る第１部材としての第１ブーム部分と第２部材としての
第２ブーム部分とのうちの第１部材に、第１・第２部材
の相対回転量を検出する為の検出センサを取り付けると
ともに、前記第２部材に係合固定部材を取り付け、この
係合固定部材と前記検出センサの入力軸とを連係用部材
で連係して、第１・第２部材の相対回転量を検出すべく
構成し、前記連係用部材と前記係合固定部材との連係部
位に、前記入力軸の軸芯周り方向では連係用部材と係合
固定部材とを一体化し、前記入力軸の軸芯方向と平行な
方向へは相対移動を許す融通機構を設けてある作業装置
の姿勢変更検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種融通機構として、先に本出願人に
おいて、特願平５−４７０９１号で提案したものがあ
り、特願平５−４７０９１号の図８又は図９において、
連係用部材の途中に弾性変形可能な部分を形成したり、
或いは、連係用部材の他端部を連結する係合固定部材に
弾性変形可能な部材を使用することが示されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかし、上記構成にお
いては、いずれも、大きな弾性変形を期待することはで
きず、融通機構としては対応範囲が狭い嫌いがあるとと
もに、弾性変形可能な部分や部材を組み込む必要があ
り、多少構造が複雑化する面があった。本考案は、前記
入力軸の軸芯方向と平行な方向への大きな融通を得るこ
とができる融通機構でありながら、構造も簡単であるも
のを提供する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案による特徴構成
は、前記融通機構を、前記入力軸の軸芯方向に長辺方向
を設定した長孔と、その長孔に係合する係合ピンとで構
成するとともに、前記係合固定部材に、この係合固定部
材を第２部材に取り付ける枢支ピン用の挿通孔と、前記
係合固定部材が前記枢支用の挿通孔を中心として、前記
入力軸の軸芯に略平行な軸芯周りで揺動するのを許容す
る固定ボルト用の大径孔とを、形成している点にあり、
その作用効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】つまり、連係用部材の連係先である第１部材と
第２部材とが、入力軸の軸芯方向において基準間隔を変
更する位置ズレを起こした場合には、係合ピンが長孔に
対して相対的にその長辺方向に移動して、その位置ズレ
量を吸収する。その吸収量は長孔の長辺長さによるの
で、融通として大きなものが採れる。しかも、係合ピン
が長孔に対して正対（図７に示すように、長孔５４Ａを
含む平面に対して略直交する方向から係合する状態）し
ない斜めから係合する場合であっても対処できる。つま
り、斜めから係合する状態としては、二通りあるが、例
えば、図８において、水平面内で傾斜する場合には、係
合固定部材５４を前記枢支用の挿通孔５４Ｂを中心とし
て、前記入力軸３７Ａの軸芯に略平行な軸芯周りで揺動
させて向きを変更することによって、係合ピン５３を正
対状態に修正することができるとともに、図７におい
て、垂直面内で傾斜する場合には、長孔５４Ａの長辺長
さに亘る開口部で対応でき、いずれにしても、支障なく
対応可能である。

【考案の効果】したがって、長孔式の係合構造と、係合
固定部材を揺動可能な構成とすることによって、融通量
の設定が任意で比較的大きく採れ、かつ、構造も長孔と
いう簡単なものでよく、しかも、係合ピン等の長孔に対
する傾斜状態にも対応できて、厳密な精度で作る必要の
ない良さがあり、作業装置の姿勢検出機構に使用される
融通機構として有用なものにできるに至った。

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はバックホウの全体側面を示しており、ゴム
クローラ形式の走行装置１に旋回台２が支持され、旋回
台２の前部にバックホウ装置３が備えられている。この
バックホウ装置３は、油圧シリンダ１１により上下に揺
動駆動されるブーム４、油圧シリンダ１２により前後に
揺動駆動されるアーム５、及び油圧シリンダ１３により
掻き込み揺動駆動されるバケット６を備えて構成されて
いる。そして、図６に示すように、旋回台２の旋回駆動
用として、油圧モータ３０が備えられている。バックホ
ウ装置３におけるブーム４は図１及び図２に示すよう
に、上下に揺動駆動される第１ブーム部分４ａと、この
第１ブーム部分４ａの前端の軸芯Ｐ１周りに揺動自在に
連結された第２ブーム部分４ｂと、この第２ブーム部分
４ｂの前端の軸芯Ｐ２周りに揺動自在に連結された支持
ブラケット４ｃとで構成されており、この支持ブラケッ
ト４ｃにアーム５が連結されている。そして、第１ブー
ム部分４ａと支持ブラケット４ｃに亘り連係リンク８が
架設されて平行四連リンクが構成されており、油圧シリ
ンダ７により第２ブーム部分４ｂを揺動操作することに
よって、アーム５及びバケット６を平行に左右移動させ
ることができるように構成している。

【０００６】次に、このバックホウの油圧回路構造、バ
ックホウ装置３及び旋回台２等の操作構造について説明
する。図６に示すように、第１ポンプ１８に対して右の
走行装置１用の制御弁２６、第１ブーム部分４ａ（ブー
ム４）の油圧シリンダ１１用の制御弁２１、及びバケッ
ト６の油圧シリンダ１３用の制御弁２３が並列的に接続
されている。第２ポンプ１９に対して左の走行装置１用
の制御弁２８、第１ブーム部分４ａ（ブーム４）の油圧
シリンダ１１用の補助制御弁２５、アーム５の油圧シリ
ンダ１２用の制御弁２２、及びサービスポート（図示せ
ず）用の制御弁２９が並列的に接続されている。第３ポ
ンプ２０に対して旋回台２の油圧モータ３０用の制御弁
２４、第２ブーム部分４ｂの油圧シリンダ７用の制御弁
２７、及び図 に示すドーザ３１を昇降操作する油圧シ
リンダ（図示せず）用の制御弁３２が並列的に接続され
ている。

【０００７】制御弁２１，２２，２３，２４，２６，２
７，２８，２９，３２及び補助制御弁２５はセンターバ
イパス型式であり、そのうち走行装置１用の制御弁２
６，２８、サービスポート用の制御弁２９、第２ブーム
部分４ｂ用の制御弁２７及びドーザ３１用の制御弁３２
が、操作レバー（図示せず）及び操作ペダル４８により
操作される機械操作式で中立復帰型である。そして、第
１ブーム部分４ａ用の制御弁２１及び補助制御弁２５、
アーム５用の制御弁２２、バケット６用の制御弁２３及
び旋回台２用の制御弁２４が、油圧によるパイロット操
作型式で中立復帰型である。

【０００８】図５に示すように、右操作レバー９に対し
てその前後操作によりパイロット圧を発生するパイロッ
ト弁４１、及び左右操作によりパイロット圧を発生する
パイロット弁４２が備えられている。左操作レバー１０
に対してその前後操作によりパイロット圧を発生するパ
イロット弁４３、及び左右操作によりパイロット圧を発
生するパイロット弁４４が備えられており、各パイロッ
ト弁４１，４２，４３，４４にパイロット圧を供給する
パイロットポンプ３３が備えられている。そして、図５
及び図６に示すように、各パイロット弁４１〜４４から
のパイロット油路３５が、第１ブーム部分４ａ用の制御
弁２１及び補助制御弁２５、アーム５用の制御弁２２、
バケット６用の制御弁２３、旋回台２用の制御弁２４に
接続されている。

【０００９】以上の構造により、右操作レバー９を前後
に操作するとパイロット弁４１からのパイロット圧によ
り制御弁２１及び補助制御弁２５が操作されて、第１ブ
ーム部分４ａが上下に揺動駆動され（補助制御弁２５は
第１ブーム部分４ａの上昇操作時にのみ作動）、右操作
レバー９を左右に操作するとパイロット弁４２からのパ
イロット圧により制御弁２３が操作されて、バケット６
が前後に揺動駆動される。そして、左操作レバー１０を
前後に操作するとパイロット弁４３からのパイロット圧
により制御弁２２が操作されて、アーム５が前後に揺動
駆動され、左操作レバー１０を左右に操作すると、パイ
ロット弁４４からのパイロット圧により制御弁２４が操
作されて、旋回台２が右及び左旋回側に駆動されるので
ある。又、図６に示すように、運転部１５の前側下部に
操作ペダル４８が備えられており、操作ペダル４８と第
２ブーム部分４ｂ用の制御弁２７とが機械的に連動連結
されている。これにより、操作ペダル４８を左右に踏み
操作することにより、制御弁２７を切換操作して第２ブ
ーム部分４ｂを右及び左揺動側に操作する。

【００１０】以上の構造において、右及び左操作レバー
９，１０を中立位置から大きく操作する程、パイロット
弁４１〜４４に発生するパイロット圧が大きくなるよう
に構成されている。これにより、右及び左操作レバー
９，１０を中立位置から大きく操作する程、パイロット
弁４１〜４４のパイロット圧が大となり制御弁２１〜２
４及び補助制御弁２５が流量大側に操作される。つま
り、右及び左操作レバー９，１０を大きく操作する程、
油圧シリンダ１１〜１３及び油圧モータ３０が高速で作
動するように構成している。図１及び図４に示すように
旋回台２においては、右側にバックホウ装置３が配置さ
れ、左側に運転席や右及び左操作レバー９，１０等で構
成された運転部１５が配置されている。そして、旋回台
２の左右中央において、バックホウ装置３と運転部１５
とを仕切る窓付きの縦仕切り板１６が設けられており、
この縦仕切り板１６の上端に旋回台２の外側に沿った半
円形状の上仕切り板１７が固定されている。

【００１１】そして、図３及び図４に示すように、地面
Ｇから所定高さにある所定位置Ｄより上方の範囲におい
て、縦仕切り板１６より前方（外方）に所定距離だけ離
れた前牽制面Ａ１、及び縦仕切り板１６のバックホウ装
置３側の側面から右方（外方）に所定距離だけ離れた横
牽制面Ａ２が、制御装置３４内に設定されている。この
場合、図３に示すようにバケット６をアーム５の先端に
連結しているバケットピン６ａが、この前牽制面Ａ１上
に在る状態においてバケット６を最も運転部１５側に近
づくように操作しても、縦仕切り板１６から所定距離だ
け離れた軌跡Ｃ１上にバケット６の先端が在るように、
前牽制面Ａ１が設定されている。図２に示すように、バ
ケットピン６ａが横牽制面Ａ２上に在る状態において、
バケット６の横側面が縦仕切り板１６から所定距離だけ
離れた軌跡Ｃ２上に在るように、横牽制面Ａ２が設定さ
れている。又、前及び横牽制面Ａ１，Ａ２から所定距離
だけ前方又は右方に離れた面が設定され、この空間の面
と前及び横牽制面Ａ１，Ａ２との間が、前牽制領域Ｂ１
及び横牽制領域Ｂ２として制御装置３４内に設定されて
いる。バックホウ装置３により地面Ｇの掘削を行う場
合、バックホウ装置３がどれだけ走行装置１側に寄って
掘削が行えるかと言う、バックホウ装置３自身の機械的
な作動限界が事前に求められている。そして、作動限界
に操作した場合にバケットピン６ａがどの軌跡を通るか
が算出されており、この作動限界に対応するバケットピ
ン６ａの軌跡よりも少し余裕（外側）のある軌跡を境界
面Ｅとして、図３に示すように所定位置Ｄより下方の範
囲において、境界面Ｅを制御装置３４内に設定してい
る。境界面Ｅは前牽制面Ａ１に滑らかにつながるように
設定されており、バケットピン６ａが境界面Ｅ上に在る
場合においてバケット６を最も走行装置１に近づくよう
に操作した場合、バケット６の先端は軌跡Ｃ３上を通
る。以上のような前及び横牽制面Ａ１，Ａ２、前及び横
牽制領域Ｂ１，Ｂ２、境界面Ｅは旋回台２に対して設定
されているものであり、旋回台２が旋回するのに伴い、
旋回台２と一緒に移動して行くものである。前及び横牽
制面Ａ１，Ａ２を越えてバケットピン６ａを運転部１５
側に操作した場合、この操作が牽制阻止されるように構
成されており、次にこの牽制について説明する。図１に
示すように、旋回台２と第１ブーム部分４ａとの連結部
に、旋回台２に対する第１ブーム部分４ａの上下角度を
検出する角度センサー３６が備えられ、第１及び第２ブ
ーム部分４ａ，４ｂの連結部に、第１ブーム部分４ａに
対する第２ブーム部分４ｂの左右角度を検出する検出セ
ンサとしての角度センサー３７が備えられている。そし
て、支持ブラケット４ｃとアーム５との連結部に、第２
ブーム部分４ｂに対するアーム５の前後角度を検出する
角度センサー３８が備えられており、各角度センサー３
６〜３８からの検出信号が制御装置３４に入力されてい
る。

【００１２】図５及び図６に示すように、第１ブーム部
分４ａ用の制御弁２１及び補助制御弁２５を上昇側に操
作するパイロット油路３５ａ、及びアーム５用の制御弁
２２を掻き込み側に操作するパイロット油路３５ｂに対
して、アンロード位置とアンロード停止位置の２位置切
換式で、バネによりアンロード位置側に付勢された電磁
弁３９が接続されている。図６に示すように、第２ブー
ム部分４ｂの油圧シリンダ７を左揺動側（運転部１５
側）に作動させる油路５５に、アンロード位置とアンロ
ード停止位置の２位置切換式で、バネによりアンロード
位置側に付勢された電磁弁４０が設けられている。

【００１３】これにより、制御装置３４によって図２の
電磁弁３９を高速で２位置に切換操作してそのデューテ
ィ比を変更することにより、パイロット油路３５ａ，３
５ｂのパイロット圧を減圧操作して（最高圧は右又は左
操作レバー９，１０で設定されている値）、右又は左操
作レバー９，１０の操作位置に関係なく、制御弁２１及
び補助制御弁２５の上昇側の開度（第１ブーム部分４ａ
用の油圧シリンダ１１の伸長速度）、制御弁２２の掻き
込み側の開度（アーム５用の油圧シリンダ１２の伸長速
度）を、閉側（低速側）に任意に変更できるように構成
している。又、制御装置３４により図３の電磁弁４０を
高速で２位置に切換操作して油圧シリンダ７への作動油
の流量を変更することにより（最高流量は操作ペダル４
８で設定されている値）、操作ペダル４８の操作位置に
関係なく、油圧シリンダ７が第２ブーム部分４ｂを左揺
動側に駆動する速度を、低速側に任意に変更できるよう
に構成している。

【００１４】図２に示すように制御装置３４において
は、角度センサー３６〜３８からの検出信号による第１
ブーム部分４ａの上下角度、第２ブーム部分４ｂの左右
角度及びアーム５の前後角度と、第１ブーム部分４ａ、
第２ブーム部分４ｂ及びアーム５の各長さとにより、バ
ケットピン６ａの位置を常時算出している。これによ
り、バケットピン６ａが図４及び図５に示す前又は横牽
制領域Ｂ１，Ｂ２に入り込むと、電磁弁３９，４０が前
述のように高速で切換操作されて、右及び左操作レバー
９，１０、操作ペダル４８の操作位置に関係なく、第１
ブーム部分４ａの上昇側への作動速度、アーム５の掻き
込み側への作動速度及び第２ブーム部分４ｂの左揺動側
への作動速度が減速操作される。この場合、バケットピ
ン６ａが前及び横牽制領域Ｂ１，Ｂ２内に入り込むほ
ど、つまり、バケットピン６ａが前及び横牽制面Ａ１，
Ａ２に近づくほど、大きく減速操作されるように構成し
ている。

【００１５】次に、ブーム４等の揺動角度を検出する検
出センサとしてのポテンショメータ３６，３７，３８の
うち、ポテンショメータ３７を代表例としてその取り付
け構造について説明する。図７に示すように、第１ブー
ム部分４ａと第２ブーム部分４ｂとの連結軸芯Ｐ１位置
で、第１ブーム部分４ａに、第１ブーム部分４ａの上面
より上方に支持ボス４５を設ける。この支持ボス４５内
に設置空間を形成し、設置空間内にポテンショメータ３
７をその入力軸３７Ａが上向き開口部に向かうように取
り付け固定して、ポテンショメータ３７を第１ブーム部
分４ａに属させる。更に、設置空間内のポテンショメー
タ３７より開口部側に、ベアリング４６，４６を介して
検出軸４７を枢支し、検出軸４７の軸芯を軸芯Ｐ１に一
致させる。検出軸４７の内端面からその軸芯に沿って嵌
合穴４７Ａを形成し、この嵌合穴４７Ａにポテンショメ
ータ３７の入力軸３７Ａを差し込み嵌合して、検出軸４
７と入力軸３７Ａとを一体回転可能に構成する。次ぎ
に、検出軸４７と入力軸３７Ａとの連結構造について説
明する。図７及び図１１に示すように、検出軸４７の軸
芯方向の一側端に軸芯方向に沿った嵌合穴４７Ａを形成
するとともに、この嵌合穴４７Ａに対してゴム製カップ
リング４９を内嵌してある。このゴム製カップリング４
９の外周面３箇所に、突起部４９Ａを形成してあり、こ
の突起部４９Ａに対応する嵌合穴４７Ａの内周面の３箇
所に凹入部４７ａを形成して、検出軸４７とゴム製カッ
プリング４９を一定の位相で一体回転可能に連結可能に
構成する。一方、ゴム製カップリング４９の肉厚内の軸
芯位置に、Ｄ型断面を有する嵌合孔４９Ｂを形成し、こ
の嵌合孔４９Ｂ内に同じくＤ型断面を有する入力軸３７
Ａを内嵌可能であり、そのＤ型断面構造により、入力軸
３７Ａとゴム製カップリング４９とを一定位相で一体回
転可能に内嵌可能である。支持ボス４５の構造について
説明する。図７乃至図９に示すように、第１ブーム部４
ａの側面で支持ボス４５の設置部位に、一対の取り付け
台５０，５０を設けるとともに、支持ボス４５の基端部
４５Ａにおける１８０°対角位置に、耳部４５ａ，４５
ａを突設し、この耳部４５ａ，４５ａを取り付け台５
０，５０に載置して、支持ボス４５を第１ブーム部分４
ａ表面より一定の間隔をおいて固定する。基端部４５Ａ
は内部にポテンショメータ３７を有する内部空間を設け
てあり、周方向一箇所に内部空間に通ずる切欠き部４５
Ｂを設けてあり、この切欠き部４５Ｂを通して、ポテン
ショメータ３７からのワイヤハーネス５１を取り出して
いる。検出軸４７とアーム５とを繋ぐ構造について説明
する。支持ボス４５より突設した検出軸４７のその突設
端に、板状の連係用部材５２の一端ボス５２Ａを外嵌固
定するとともに、連係用部材５２の他端に係合ピン５３
を取り付けて、第２ブーム部分４ｂに設けてある係合固
定部材５４に係合ピン５３を介して係合連係してある。
係合固定部材５４をアングル材で構成するとともに、こ
のアングル材の一面を係合ピン５３に対向して立ち上
げ、その立ち上げ面に融通機構としての縦向きの長孔５
４Ａを穿設してある。一方、その立ち上げ面と直交する
下向き面には、小径孔５４Ｂ及び大径孔５４Ｃとがあ
り、小径孔５４Ｂには枢支ピンとしてのスプリングピン
を挿通して係合固定部材５４をそのピン周りに回転して
向きを変更可能に構成するとともに、大径孔５４Ｃでそ
のピン周りでの向き変更を許容し、大径孔５４Ｃに挿通
したボルトで変更位置を固定する構成を採っている。こ
のように、長孔式の融通機構と、係合固定部材５４の向
き変更可能な構成によって、作用の項で述べたような、
位置ズレに対する適応性を高めている。

【００１６】〔別実施例〕 係合固定部材５４を枢支するピンとしては、スプリ
ングピン以外のネジ付ピン等他のピンを使用可能であ
る。 係合ピン５３と長孔５４Ａとの取り付け対象として
は、夫々入れ替えて設けてもよい。 係合固定部材５４の立ち上げ面と、係合ピン５３と
は直交する状態でなくてもよい。

【００１７】尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面と
の対照を便利にする為に符号を記すが、該記入により本
考案は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの全体側面図

【図２】バックホウ装置の平面図

【図３】前牽制面、前牽制領域及び境界面を示すバック
ホウの概略側面図

【図４】前及び横牽制面、前及び横牽制領域を示すバッ
クホウの概略平面図

【図５】バックホウ装置の各油圧シリンダ、制御弁、パ
イロット弁、右及び左操作レバー等の概略回路図

【図６】バックホウ装置の各油圧シリンダ、制御弁、パ
イロット弁、右及び左操作レバー等の概略回路図

【図７】検出軸と連係用部材との取り付け状態を示す縦
断側面図

【図８】検出軸と連係用部材との取り付け状態を示す平
面図

【図９】支持ボスの取り付け状態を示す側面図

【図１０】係合固定部材を示す斜視図

【図１１】弾性カップリングの検出軸への嵌合状態を示
す横断平面図

【符号の説明】

４ａ 第１部材 ４ｂ 第２部材 ３７ 検出センサ ３７Ａ 入力軸 ５２ 連係用部材 ５３ 係合ピン ５４ 係合固定部材 ５４Ａ 長孔 ５４Ｂ 挿通孔 ５４Ｃ 大径孔

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに相対回転する第１部材（４ａ）と
   第２部材（４ｂ）とのうちの第１部材（４ａ）に、第１
   ・第２部材（４ａ），（４ｂ）の相対回転量を検出する
   為の検出センサ（３７）を取り付けるとともに、前記第
   ２部材（４ｂ）に、係合固定部材（５４）を取り付け、
   この係合固定部材（５４）と前記検出センサ（３７）の
   入力軸（３７Ａ）とを連係用部材（５２）で連係して、
   第１・第２部材（４ａ），（４ｂ）の相対回転量を検出
   すべく構成し、前記連係用部材（５２）と前記係合固定
   部材（５４）との連係部位に、前記入力軸（３７Ａ）の
   軸芯周り方向では連係用部材（５２）と係合固定部材
   （５４）とを一体化し、前記入力軸（３７Ａ）の軸芯方
   向と平行な方向へは相対移動を許す融通機構を設けてあ
   る作業装置の姿勢変更検出機構であって、 前記融通機構を、前記入力軸（３７Ａ）の軸芯方向に長
   辺方向を設定した長孔（５４Ａ）と、その長孔（５４
   Ａ）に係合する係合ピン（５３）とで構成するととも
   に、前記係合固定部材（５４）に、この係合固定部材
   （５４）を第２部材（４ｂ）に取り付ける枢支ピン用の
   挿通孔（５４Ｂ）と、前記係合固定部材（５４）が前記
   枢支ピン用の挿通孔（５４Ｂ）を中心として、前記入力
   軸（３７Ａ）の軸芯に略平行な軸芯周りで揺動するのを
   許容する固定ボルト用の大径孔（５４Ｃ）とを、形成し
   ている作業装置の姿勢変更検出機構。