JP2601769Y2 - 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、例えばバックホウにお
ける機体に揺動自在に支持された第１部材としてのブー
ムと、このブームの先端に支持された第２部材としての
アームとの相対揺動量を検出する検出センサを設けてあ
る作業装置の姿勢変更検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記検出センサを設けるのは、両者の相
対揺動量からバケット等の作業装置の位置を割り出すの
に利用するためである。ところで従来では、検出センサ
を前記アームに取り付けるとともに、検出センサの取り
付け点に対応するブームの対応点を設定し、ブームとア
ームとの連結点を、平行四連リンク機構の仮想支点とな
るように、前記した検出センサ取り付け点と、ブームの
対応点とを、二本のアームからなる平行リンク機構で連
結していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】このような構成を採る
場合には、検出センサの設置位置がブームとアームとの
連結点に限定されないことから設置制約を少なくできる
利点があるものの、検出センサの取り付け点をアームに
設定していることから、検出センサからの信号用ワイヤ
ハーネスをブームを介して制御部を備えている機体まで
延出しなければならず、そのワイヤハーネスの引き回し
に苦心を要するものであった。つまり、アームとブーム
とが連結点回りに相対揺動するので、ワイヤハーネスの
設置長さを一定長にするために、ワイヤハーネスが連結
点を経由する配線方法を採らざる得ない。これによっ
て、検出センサと連結点までの配線長は一定に固定でき
て、その限りにおいて有用ではあるが、アームがブーム
に対して揺動する度に、検出センサと連結点との間に架
設されたワイヤハーネスは、検出センサとともに連結点
回りを揺動移動することになり、かつ、その連結点部分
で屈曲作動する為に、長期に亘って使用する場合には、
ワイヤハーネスの切損等を回避する為に、ワイヤハーネ
スとして備えるべき以上の強度が必要となることにも考
慮しなければならなかった。本考案は、検出センサの設
置位置を、ワイヤハーネスの配線を考慮して合理的に設
定することによって、ワイヤハーネスの配線方法の制約
を少なくかつ長期に亘る使用においても、断線等のトラ
ブルを極力回避でき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】本考案の特徴構成は、操
縦部を有する機体に揺動自在に支持された第１部材の遊
端部に第２部材を相対揺動自在に枢支連結するととも
に、前記第１部材と第２部材との枢支連結箇所における
連結点から、第１部材と第２部材との相対揺動に伴って
変化する枢支連結点周りでの、前記第１部材と第２部材
とがなす屈折角度の大きい側に離れた位置で、前記第１
部材と前記第２部材とに亘って、第１部材と第２部材と
の屈折度合が増すに伴って前記連結点から離れる方向に
屈折点が移動するように架設された連係機構を介して、
前記第１部材と前記第２部材との相対揺動量を検出する
検出センサを設け、更に、この検出センサを、その入力
軸が前記第１部材と前記連係機構との連結箇所に位置す
るように前記第１部材に取り付けてある点にあり、その
作用および効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】検出センサを機体に支持された第１部材に取り
付けることから、検出センサを第１部材に連結された第
２部材に取り付けた場合のようにワイヤハーネスを第１
部材と第２部材との連結点を通過させる、といった配線
方法を採る必要がない。又、ワイヤハーネスを第１部材
と第２部材との連結点を通過させない配線方法を採る上
で、例えば、第１部材と第２部材とを連結する支軸の回
動量から第１部材と第２部材との相対揺動量を検出する
ことも考えられるが、支軸は、重量の大きい第２部材を
相対摺動自在に支持するものであり、第１部材と第２部
材との相対揺動の際には大きい摺動抵抗を受けることに
よって、比較的激しく磨耗するガタの発生し易い部分で
あることから、この構成においては、そのガタが検出セ
ンサにより検出される相対揺動量に及ぼす影響が大きく
なって検出精度が悪くなる不都合を招くようになる。そ
こで、本考案においては、検出センサが、第１部材と第
２部材とを連結する支軸の回動量からではなく、その支
軸から離れた位置で第１部材と第２部材とに亘る連係機
構を介して、第１部材と第２部材との相対揺動量を検出
するように構成していることから、検出センサにより検
出される相対揺動量に支軸のガタが及ぼす影響を抑制で
きるようになる。しかも、第１部材と連係機構との連結
点から外れた位置に検出センサを取り付ける場合には、
検出センサと連係機構とを連動連結する別の連係機構を
新たに設ける必要があるが、本考案においては、第１部
材における連係機構との連結点上に検出センサを取り付
けることから、検出センサと連係機構とを連動連結する
別の連係機構を新たに設ける必要がない。その上、例え
ば、連係機構を第１部材と第２部材とに亘って連結点側
に屈折するように架設すると、第１部材と第２部材との
相対揺動の際に連係機構が連結点に接触する虞があり、
この虞を解消するためには、連係機構を連結点から大き
く離間させる必要が生じ、その分、第１部材と第２部材
との相対揺動量を検出するのに大きな設置空間を要する
ようになるのであるが、本考案では、前記連結点から、
第１部材と第２部材との相対揺動に伴って変化する枢支
連結点周りでの、前記第１部材と第２部材とがなす屈折
角度の大きい側に離れた位置で、前記第１部材と前記第
２部材とに亘って、第１部材と第２部材との屈折度合が
増すに伴って前記連結点から離れる方向に屈折点が移動
するように架設された連係機構を設け、この連係機構を
連結点から離れる方向に屈折させることから、連係機構
を連結点から大きく離間させなくても、連係機構が連結
点に接触する虞を解消できるようになる。

【０００６】

【考案の効果】従って、ワイヤハーネスの結線相手に近
い第１部材に検出センサを取り付けることによって、第
１部材と第２部材との連結点を通過しなくてもよい分、
配線上の制約を少なくでき、かつ、第１部材と第２部材
との相対揺動に起因するワイヤハーネスの揺動移動、及
び、繰り返し屈曲作動を抑えることができ、それだけ、
ワイヤハーネスの長寿命化を図れる。又、検出センサに
より検出される相対揺動量に支軸のガタが及ぼす影響を
抑制できる分、検出センサで検出する第１部材と第２部
材との相対揺動量の検出精度の向上を図れる。更に、別
の連係機構を新たに設ける必要がない分、第１部材と第
２部材との相対揺動量を検出するのに要する構成の簡素
化並びに設置空間の小スペース化を図れる上に、連係機
構を連結点から大きく離間させない分、前記設置空間の
小スペース化をより効果的に図れるようになる。

【０００７】

【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に機体としての旋回台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５に示すように、旋回台
２の旋回駆動用として、油圧モータ１４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に軸芯Ｐ３周りに揺動自在にアーム
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。

【０００８】図５に示すように、ブーム４の油圧シリン
ダ１１に対する制御弁２１、ブーム４における第２ブー
ム部分４ｂの油圧シリンダ７に対する制御弁２５、アー
ム５の油圧シリンダ１２に対する制御弁２２、バケット
６の油圧シリンダ１３に対する制御弁２３、及び旋回台
２の油圧モータ１４に対する制御弁２４が備えられてい
る。この制御弁２１〜２５は３位置切換式でパイロット
操作形式であり、パイロット圧に基づく開度調節により
流量制御が可能である。そして、各制御弁２１〜２５に
対して、開度操作用のパイロット圧を発生する電磁比例
減圧弁型式のパイロット弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３
２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５
ｂが設けられている。図１，４，５に示すように、旋回
台２に右操作レバー９及び左操作レバー１０が備えられ
ている。この右及び左操作レバー９，１０は前後左右に
操作自在であり、右操作レバー９の前後方向の操作位置
を検出するポテンショメータ１５、左右方向の操作位置
を検出するポテンショメータ１６が備えられると共に、
左操作レバー１０の前後方向の操作位置を検出するポテ
ンショメータ１７、左右方向の操作位置を検出するポテ
ンショメータ１８が備えられている。そして、各ポテン
ショメータ１５〜１８からの操作信号が制御装置１９に
入力されている。

【０００９】図１及び図５に示すように、ブーム４（第
１ブーム部分４ａ）の上下角度を検出するポテンショメ
ータ３６、第２ブーム部分４ｂの左右角度を検出するポ
テンショメータ３７、及び、アーム５の前後角度を検出
するポテンショメータ３８が設けられており、この各ポ
テンショメータ３６，３７，３８からの検出信号が、制
御装置１９に入力されている。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２８や右及び左操作レバー９，１
０等で構成された操縦部２７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
操縦部２７とを仕切る窓付きの縦仕切り板２９が設けら
れており、この縦仕切り板２９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３０が固定されている。
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２９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２９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１９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を最も操縦部２７側に近づくよう
に操作しても、縦仕切り板２９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４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２９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１９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１９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。制御装置１９においては、
ポテンショメータ３６，３７，３８からの信号によるブ
ーム４（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の作業位置を常時算出し
ている。そして、バケットピン６ａが図３及び図４に示
す前及び横牽制領域Ｂ１，Ｂ２に入り込むと、パイロッ
ト弁３１ａ〜３２ｂ，３５ａ，３５ｂを操作して右及び
左操作レバー９，１０の操作に関係なく、バックホウ装
置３の油圧シリンダ１１，１２，７の速度が減速操作さ
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。そして、バケットピン６
ａが前及び横牽制面Ａ１，Ａ２上に位置するような状態
になった場合、バケットピン６ａが前及び横牽制面Ａ
１，Ａ２から離れる方向にバックホウ装置３が操作され
た場合には、前述の減速とは逆に前及び横牽制領域Ｂ
１，Ｂ２内で各油圧シリンダ１１，１２，７の速度が増
速操作されて行き、前及び横牽制領域Ｂ１，Ｂ２から出
たときに通常の速度に戻し操作される。逆にバケットピ
ン６ａが前及び横牽制面Ａ１，Ａ２上から少しでも前及
び横牽制面Ａ１，Ａ２を越えて操縦部２７側に操作され
ようとした場合には、パイロット弁３１ａ〜３２ｂ，３
５ａ，３５ｂのパイロット圧が消えて、制御弁２１，２
２，２５によりバックホウ装置３の油圧シリンダ１１，
１２，７が停止操作される。又、バケットピン６ａが前
及び横牽制面Ａ１，Ａ２上に位置する場合、バケット６
の油圧シリンダ１３の操作は行えるのであり、バケット
ピン６ａが前及び横牽制面Ａ１，Ａ２上を移動して行く
ような操作も極低速にて行える。

【００１０】次に、ブーム４等の揺動角度を検出するポ
テンショメータ３６，３７，３８として、３８を代表例
としてその取り付け構造について説明する。図６に示す
ように、第１部材としてのブーム４を構成する支持ブラ
ケット４ｃと第２部材としてのアーム５との連結点であ
る軸芯Ｐ３位置近くに、支持ブラケット４ｃの側面より
支持ボス３９を横向きに延出する。図７に示すように、
この支持ボス３９内に設置空間を形成し、設置空間内に
ポテンショメータ３８をその入力軸３８Ａが横向き開口
部に向かうように取り付け固定して、ポテンショメータ
３８をブーム４に属させる。更に、設置空間内のポテン
ショメータ３８より開口部側に、ベアリング４０，４０
を介して検出軸４１を枢支し、検出軸４１の軸芯を軸芯
Ｐ３に平行に位置させている。検出軸４１の内端面から
その軸芯に沿って嵌合孔を形成し、この嵌合孔にゴム製
のフレキシブルカップリング４６を嵌着し、図８に示す
ように、フレキシブルカップリング４６に形成したＤ型
断面の係合孔にポテンショメータ３８の入力軸３８Ａを
差し込み嵌合して、検出軸４１と入力軸３８Ａとを一体
回転可能に構成する。一方、検出軸４１の一端を支持ボ
ス３９より外方に突出させ、その突出端に連結ボス４２
Ａをキー止めし、この連結ボス４２Ａより一体で軸芯Ｐ
３から離れる方向に屈折揺動可能な連係機構としての平
行リンク機構４２を延出し、平行リンク機構４２の先端
をアーム５の側面で、前記連結点Ｐ３から、第１部材４
と第２部材５との相対揺動に伴って変化する枢支連結点
Ｐ３周りでの、前記第１部材と第２部材とがなす屈折角
度の大きい側に離れた位置に取り付けてある。このよう
な構成によって、ブーム４に対してアーム５が相対揺動
すると、ポテンショメータ３８で揺動角度を検出可能で
ある。一方、ポテンショメータ３８から延出されるワイ
ヤハーネス４３は、支持ボス３９の壁面を貫通してブー
ム４に沿って位置し、旋回台２に備えた制御装置１９に
接続する。したがって、このワイヤハーネス４３はブー
ム４とアーム５との連結点を通過する配線形態を採る必
要はなく、配線上の制約は少ない。ポテンショメータ３
７の取り付け構造も、図７に示す構造と同様の取り付け
構造を有する。

【００１１】〔別実施例〕 ブーム４とアーム５との相対揺動量を検出するセン
サとしては、ポテンショメータ３８以外にエンコーダ等
の他の回転センサを利用してもよく、これらを総称して
検出センサという。 ポテンショメータ３８を取り付
ける位置としては、ワイヤハーネス４３を接続する先の
制御装置１９が近く位置するブーム５に設定してある
が、ブーム５に限定されるものではなく、バケット６と
アーム５の相対揺動量を検出する場合には、ポテンショ
メータ３８をアーム５に取り付ける構成をとればよく、
制御装置１９を有する機体に近い第１部材であればよ
い。

【００１２】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】バックホウ装置の上面図

【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】検出センサを駆動するリンク機構を示す側面図

【図７】検出センサの取り付け状態を示す縦断底面図

【図８】フレキシブルカップリングを示す横断平面図

【符号の説明】

２ 機体 ４ 第１部材 ５ 第２部材 ２７ 操縦部 ３８ 検出センサ ３８Ａ 入力軸 ４２ 連係機構 Ｐ３ 連結点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 9/26 E02F 3/43 E02F 9/20 E02F 9/22

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 操縦部（２７）を有する機体（２）に揺
   動自在に支持された第１部材（４）の遊端部に第２部材
   （５）を相対揺動自在に枢支連結するとともに、前記第
   １部材（４）と第２部材（５）との枢支連結箇所におけ
   る連結点（Ｐ３）から、第１部材（４）と第２部材
   （５）との相対揺動に伴って変化する枢支連結点（Ｐ
   ３）周りでの、前記第１部材（４）と第２部材（５）と
   がなす屈折角度の大きい側に離れた位置で、前記第１部
   材（４）と前記第２部材（５）とに亘って、第１部材
   （４）と第２部材（５）との屈折度合が増すに伴って前
   記連結点（Ｐ３）から離れる方向に屈折点が移動するよ
   うに架設された連係機構（４２）を介して、前記第１部
   材（４）と前記第２部材（５）との相対揺動量を検出す
   る検出センサ（３８）を設け、更に、この検出センサ
   （３８）を、その入力軸（３８Ａ）が前記第１部材
   （４）と前記連係機構（４２）との連結箇所に位置する
   ように前記第１部材（４）に取り付けてある作業装置の
   姿勢変更検出機構。