JP3939969B2

JP3939969B2 - Electric operation device

Info

Publication number: JP3939969B2
Application number: JP2001364580A
Authority: JP
Inventors: 伸彦市来; 渉大津; 光久東ヶ▲崎▼
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP2003166614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルなどの建設機械等に設けられ、操作部材の揺動角に応じた電気信号を出力するポテンショメータを備えた電気式操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電気式操作装置を本願出願人は、先に特願２００１−２３９５３１として提案した。この本願出願人に係る先行技術は、例えば油圧ショベルに備えられるもので、オペレータによって揺動操作され、ブームシリンダ、アームシリンダ等のアクチュエータを操作する操作部材、例えば操作レバーと、この操作レバーの操作に伴って揺動するジンバル、カム等を含む揺動部材と、この揺動部材と一体に設けられてこの揺動部材を支持する支持軸と、揺動部材の揺動に伴って回動する回動軸を有し、上述のアクチュエータを駆動させるための回動角信号を出力するポテンショメータとを備えたものである。また、ポテンショメータをその回動軸が、上述した揺動部材の支持軸と平行となるように配置してある。
【０００３】
この本願出願人に係る先行技術の要部構成、及び動作について、図７により説明する。
【０００４】
図７は本願出願人が先に提案した先行技術である電気式操作装置の要部を示す説明図で、（ａ）図は操作レバーの最大操作角度に相応する延長アームの揺動角度がθ１のときの状態を示す要部正面図、（ｂ）図は操作レバーの最大操作角度がθ１よりも大きいθ２のときの状態を示す要部正面図である。
【０００５】
図７に示す先行技術の要部構成は、上述した揺動部材を支持する支持軸１３に一体的に設けられ、ポテンショメータ２１方向に延設される延長アーム１２と、この延長アーム１２の回動領域が含まれる平面と平行な鉛直面内に回動可能となるようにこの延長アーム１２と係合するとともに、ポテンショメータ２１の回動軸２３に一体に設けた回動アーム２４と、延長アーム１２と回動アーム２４とを相対的に回動可能に連結し、延長アーム１２に形成した長溝１５と、回動アーム２４に設けられ、長溝１５内に配置され、長溝１５の伸長方向に相対的移動可能な突起２５との組み合わせから成るリンク部３５とを備えている。
【０００６】
なお、同図７中、１は外殻を形成するハウジング、４は揺動部材の直下に設けられる図示しないプッシュロッドを移動可能に支持する本体、２０は本体４の下側に一体的に設けられ、ポテンショメータ２１の本体２２が固定されるブラケットである。
【０００７】
このように構成した先行技術では、アクチュエータを作動させるために図示しない操作レバーを操作すると、図示しない揺動部材が図示しないプッシュロッドの押し上げ力に抗して揺動し、この揺動部材の揺動と一体的に支持軸１３を介して延長アーム１２が同図７に示すように揺動し、リンク部３５すなわち延長アーム１２に形成した長溝１５、及び回動アーム２４に設けた突起２５を介して回動アーム２４が回動し、この回動アーム２４の回動により、ポテンショメータ２１から回動角信号が出力される。この回動角信号に応じて上述のアクチュエータが駆動する。
【０００８】
なお、揺動部材の支持軸１３とポテンショメータ２１の回動軸２３とは、或る距離をもって配置されているので、延長アーム１２の揺動角度が大きくなり過ぎると延長アーム１２の揺動角度と、ポテンショメータ２１の出力角度との関係の直線性が損なわれる懸念がある。しかし通常、延長アーム１２の揺動角度、すなわち操作レバーの揺動角度は２０°程度であり、その範囲においてはほとんど直線性が保たれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来から、当該油圧ショベルのオペレータの操作フィーリングに対する要望などにより、それまで設定されていた操作レバーの最大操作角度、すなわち揺動角度を、より大きい角度に、あるいは逆により小さい角度に変更することがおこなわれている。
【００１０】
例えば図７の（ａ）図に示すように、それまでの操作レバーの最大操作角度、すなわち支持軸１３を介して操作レバーと一体的に揺動する延長アーム１２の揺動角度がθ１に設定されていたものを、オペレータの要望などにより、図７の（ｂ）図に示すように、操作レバーの最大操作角度、すなわち延長アーム１２の揺動角度が例えばθ１よりも大きいθ２となるように変更したい場合がある。
【００１１】
延長アーム１２の揺動角度をθ２に変更すると、一般には、回動アーム２４の回動角度が図７の（ａ）図に示す角度θ３から図７の（ｂ）図に示す角度θ４（＞θ３）に変更されることになる。
【００１２】
しかし、このように回動アーム２４の回動角度が変更されることは、操作レバーの操作角度に対するポテンショメータ２１の出力角度の割合の変更となることから、ポテンショメータ２１から出力される回動角信号が入力される図示しないコントローラ内のデータの書き換え操作が必要になり、煩雑で大掛かりな作業となってしまう。したがって、このような煩雑で大掛かりなデータの書き換えを避けるために、回動アーム２４の回動角度を変更させないようにする部材変更、例えば回動アーム２４の長さの変更等がなされていた。
【００１３】
図８は図７に示す先行技術において操作レバーの最大操作角度を変更する際の部材変更の一例を示す説明図で、（ａ）図は変更前の状態を示す要部正面図、（ｂ）図は変更後の状態を示す要部平面図である。
【００１４】
なお、図８の（ａ）図に示すように、操作レバーの最大操作角度の変更前であっても、変更されることを考慮して、あらかじめ延長アーム１２の長溝１５の長さ寸法を、図７の（ａ）図に示す寸法Ｓ５よりも大きい寸法Ｓ６にすることが例えばおこなわれる。
【００１５】
図８の（ａ）図に示すように設定されている操作レバーの最大操作角度が、この図８の（ａ）図に示す角度θ１よりも大きい角度θ２に変更される場合であって、回動アーム２４の回動角度を図８の（ａ）図に示す角度θ３と同じ角度θ３とするために、図８の（ｂ）図に示すように、図８の（ａ）図に示す回動アーム２４の長さ寸法Ｌ７よりも長い寸法Ｌ８の回動アーム２４を設けるように部材変更がなされる。
【００１６】
また、例えば延長アーム１２の長溝１５の長さ寸法を図７の（ａ）図に示す寸法Ｓ５のままにし、操作レバーの最大操作角度が変更される場合であって、回動アーム２４の回動角度をそれまでと同じ角度に保ちたいときには、回動アーム２４の長さの変更とともに、ポテンショメータ２１の取り付け位置の変更がおこなわれる。
【００１７】
このように、部材変更によって操作レバーの最大操作角度の変更、すなわち延長アーム１２の揺動角度の変更に対応する場合、今までは、ポテンショメータ２１側の回動アーム２４の変更とか、回動アーム２４の変更を含むポテンショメータ２１の取り付け位置の変更等を必要としていた。しかし、ポテンショメータ２１はコントローラに入力される回動角信号を出力する電気的に敏感な部分であることから、出力特性の精度を保つためには回動アーム２４の着脱による力や位置調整のための力が与えられること、及び取付け誤差を生じることは好ましくなく、このような回動アーム２４の変更とか、ポテンショメータ２１の位置調整などを要せずに、操作レバーの最大操作角度の変更に対応できる技術の開発が望まれていた。
【００１８】
なお、図９は図７に示す先行技術においてリンク部３５に作用する力の関係を示す要部正面図である。上述した図７に示す先行技術にあっては、リンク部３５に作用する回転力Ｆのうちの法線方向の分力Ｆ１が、突起１５を引張り上げる力として作用し、回動アーム２４にはその反力が作用する。
【００１９】
ここで仮に何らかの理由により操作レバーがあらかじめ設定された最大操作角度、すなわち延長アーム１２の最大揺動角度を超えるように操作されたものとすると、延長アーム１２と回動アーム２４とがなす角度が９０°になると、回動アーム２４に設けた突起２５が延長アーム１２の長溝１５の縁部に係止されることから、延長アーム１２の回転力Ｆの全てが回動アーム２４を引っ張る力として作用する。これにより、回動アーム２４が損傷することが懸念される。
【００２０】
本発明は、上述したこの種の技術の現状からなされたもので、その第１の目的は、回動アームの変更やポテンショメータの位置調整を要することなく、操作部材の最大操作角度の変更時に、回動アームの回動角度を変更前の角度のままに維持できる電気式操作装置を提供することにある。
【００２１】
また、第２の目的は、何らかの理由により操作部材があらかじめ設定された最大操作角度を超えるように操作されてしまった場合でも、回動アームに引っ張り力を与えることのない電気式操作装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、オペレータによって揺動操作され、アクチュエータを駆動させる操作部材と、この操作部材の揺動に伴って揺動する揺動部材と、この揺動部材を支持する支持軸と、上記揺動部材の揺動に伴って回動する回動軸を有し、上記アクチュエータを駆動させるための回動角信号を出力するポテンショメータと、上記支持軸に一体的に設けられ、上記ポテンショメータ方向に延設される延長アームと、この延長アームの回動領域が含まれる平面と平行な鉛直面内に回動可能にこの延長アームと係合するとともに、上記ポテンショメータの回動軸に一体に設けた回動アームと、上記延長アームと上記回動アームとを相対的に回動可能に連結し、長溝と、この長溝内に配置され、長溝の伸長方向に相対的移動可能な突起との組み合わせから成るリンク部とを備え、上記ポテンショメータを、その回動軸が上記支持軸と平行となるように配置した電気式操作装置において、上記ポテンショメータの上記回動アームに上記長溝を設けるとともに、上記延長アームに上記突起を設けた構成にしてある。
【００２３】
このように構成した本発明は、アクチュエータの駆動を意図して、操作部材を操作すると、揺動部材、支持軸を介して延長アームが揺動し、リンク部を介して、すなわち延長アームの突起と、回動アームの長溝を介して、回動アームが回動し、ポテンショメータから回動角信号を出力させることができる。この回動角信号に応じて対応する処理操作が実施され、その処理操作に応じてアクチュエータを駆動させることができる。
【００２４】
また、ポテンショメータの回動アームに長溝を設け、延長アームに突起を設けたことから、オペレータの操作フィーリングに対する要望などにより、それまで設定されていた操作部材の最大操作角度、すなわち揺動角度を変更する際、回動アームの回動角度についてはそれまでと同じに保とうとする場合には、それまで設けられていた延長アームに代えて、長さの異なる延長アームを設けたり、突起の位置の異なる延長アームを設ければ済む。すなわち、回動アームの変更やポテンショメータの位置調整を要することなく、このような操作部材の最大操作角度の変更に対処することができる。
【００２５】
また、上記第２の目的を達成するために、上記発明において、上記延長アームに対向するように位置する上記回動アームの上記長溝の端部を開口端とした構成にしてある。
【００２６】
このように構成した発明では、何らかの理由により操作部材が最大操作角度を超えるように操作され、延長アームと回動アームとがなす角度が９０°付近になったときに、延長アームの回動力によって延長アームに設けた突起が回動アームの長溝の開口端から離脱し、回動アームに延長アームの回転力を伝えることがない。
【００２７】
なお、操作部材が最大操作角度を超えるような懸念がない場合とか、仮に最大操作角度を超えるように操作部材が操作されても、回動アームの損傷の懸念がない場合などにあっては、上記発明において、延長アームに対応するように位置する回動アームの長溝の端部を閉塞端とする構成にしてもよい。
【００２８】
本発明は、油圧ショベル等のように複数の操作部を有する建設機械に好適である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の電気式操作装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【００３０】
図１は本発明の一実施形態を示す説明図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は断面部分を含む正面図、図２は図１に示す一実施形態に備えられるポテンショメータの作動時の状態を示す要部正面図である。
【００３１】
本実施形態も建設機械等、例えばミニショベルなどの油圧ショベルに備えられるもので、図１（ａ）（ｂ）に示すように、オペレータによって揺動操作され、ブームシリンダ、アームシリンダ等のアクチュエータを操作する操作部材、例えば操作レバー７と、この操作レバー７の操作に伴って揺動し、互いに直交する方向に配置される一対のジンバル１１Ａ，１１Ｂ、これらのジンバル１１Ａ，１１Ｂと一体的に設けられるカム２を含む揺動部材と、操作レバー７を３６０°方向の揺動可能に支持するユニバーサルジョイント３と、上述の揺動部材を支持する支持軸、例えばジンバル１１Ａ，１１Ｂをそれぞれ支持する支持軸１３と、これらの支持軸１３の軸受１４と、上述の揺動部材の揺動に伴って回動する回動軸２３をそれぞれ有し、上述したアクチュエータを駆動させるための回動角信号を出力するポテンショメータ２１とを備えている。
【００３２】
なお、ジンバル１１Ａの両側部のそれぞれに１本ずつ、計２本の支持軸１３を設けてあり、ジンバル１１Ｂの両側部のそれぞれに１本ずつ、計２本の支持軸１３を設けてある。また、ジンバル１１Ａの２本の支持軸１３のうちの特定の１本の支持軸１３に関連させて１つのポテンショメータ２１を設けてあり、ジンバル１１Ｂの２本の支持軸１３に関連させて別の１つのポテンショメータ２１を設けてある。これらの２つのポテンショメータ２１は、互いに９０°位相を異ならせて配置してある。
【００３３】
これらのポテンショメータ２１は、その回動軸２３のそれぞれが対応する支持軸１３の下方に位置するように、しかも対応する支持軸１３と平行となるように配置してある。
【００３４】
また、上述した２本の特定の支持軸１３のそれぞれに一体的に取り付けられ、対応するポテンショメータ２１方向に延設される延長アーム１２ａと、これらの延長アーム１２ａのそれぞれの回動領域が含まれる平面と平行な鉛直面内に回動可能となるようにこれらの延長アーム１２ａと係合するとともに、ポテンショメータ２１のそれぞれの回動軸２３に一体に設けた回動アーム２４ａと、延長アーム１２ａと回動アーム２４ａの対応するもののそれぞれを相対的に回動可能に連結する手段、例えば回動アーム２４ａのそれぞれに形成した長溝１５ａと、延長アーム１２ａのそれぞれに設けられ、該当する長溝１５ａ内に配置され、長溝１５ａの伸長方向に相対的移動可能な突起２５ａとの組み合わせから成るリンク部３５ａをそれぞれ備えている。上述した回動アーム２４の長溝１５ａは、延長アーム１２ａに対向するように位置する端部が、例えば開口端となっている。
【００３５】
さらに、本体４と、この本体４内に上下方向の移動可能に配置され、しかも、その頭部が前述のカム２の下面に対向するように配置され、カム２によって押し込まれた際に、図示しないばねにより上方向に復帰動可能な複数のプッシュロッド５と、本体４の下部に連設され、上述したポテンショメータ２１のそれぞれが固定されるブラケット２０とを備えている。
【００３６】
上述した各構成要素のうち操作レバー７を除く構成要素は、ハウジング１内に配置してある。
【００３７】
このように構成した本実施形態では、当該油圧ショベルのオペレータが操作レバー７を把持して例えば図１の（ａ）図のＸ方向に揺動操作すると、第１ジンバル１１Ａ、該当する支持軸１３、及びカム２がユニバーサルジョイント３を介して一体的に揺動し、支持軸１３の揺動に伴って該当する延長アーム１２ａが該当する支持軸１３を支点にして回動する。これに伴い、延長アーム１２ａの突起２５ａ、及び対応する回動アーム２４ａの長溝１５ａを介して、図２に示すように、延長アーム１２ａの揺動と連動して回動アーム２４ａが回動し、これと一体的に該当するポテンショメータ２１の回動軸２３が回動する。
【００３８】
このようにして、操作レバー７の図１の（ａ）図のＸ方向の操作量に応じた回動角信号が該当するポテンショメータ２１から、すなわち、図１の（ｂ）図の中央部分の下方位置に描かれているポテンショメータ２１から出力される。その回動角信号に応じて図示しない方向制御弁の切換操作等の処理操作が実施され、その処理操作に応じて、あらかじめ定められるアクチュエータ、例えばブームシリンダが駆動し、その駆動速度が制御される。
【００３９】
また例えば、図１の（ａ）図のＹ方向に操作レバー７を操作すると、ジンバル１１Ｂが揺動し、上述と同様の動作が実施されて、図１の（ｂ）図の下方右側に配置されたポテンショメータ２１が作動し、その回動角信号に応じて該当するアクチュエータ、例えばアームシリンダが駆動し、その駆動速度が制御される。
【００４０】
また例えば、上述の２方向とは別の方向に、例えば中間の方向に操作レバー７を操作すると、やはり上述と同様の動作が実施されて、２つのポテンショメータ２１が作動し、これらの回動角信号に応じて該当するアクチュエータ、例えばバケットシリンダが駆動し、その駆動速度が制御される。
【００４１】
また、オペレータの操作フィーリングに対する要望などにより、それまで設定されていた操作レバー７の最大操作角度、すなわち揺動角度を変更する際、回動アーム２４ａの回動角度についてはそれまでと同じに保とうとする場合には、以下に示す部材変更がなされる。
【００４２】
図３は図１に示す一実施形態において操作レバーの最大操作角度を変更する際の部材変更を説明する図で、（ａ）図は変更前の状態を示す要部正面図、（ｂ）図は変更後の状態を示す要部正面図である。
【００４３】
図３の（ａ）図に示すＬ１は支持軸１３と延長アーム１２ａの突起２５ａとの距離、Ｌ３はポテンショメータ２１の回動軸２３と回動アーム２４ａの端部との距離、Ｌ５は回動軸２３と突起２５ａとの距離、Ｌ４は回動軸２３と長溝１５ａの底部との距離、Ｓ１は長溝１５ａの長さ寸法をそれぞれ示している。この長さ寸法Ｓ１は、例えば前述した図７の（ａ）図に示す長さ寸法Ｓ５よりも長く設定してある。
【００４４】
図３の（ａ）図に示される操作レバー７の最大操作角度に対応する延長アーム１２ａの揺動角度θ１を、例えば図３の（ｂ）図に示されるように、θ１よりも大きい角度θ２に変更するとともに、延長アーム１２ａの角度θ１に相応する回動アーム２４ａの最大回動角度θ５をそのまま維持しようとする場合には、同図３の（ｂ）図に示すように、それまで備えられていた延長アーム１２ａに代えて、それまでよりも長さが短い延長アーム１２ａ、すなわち、支持軸１３と延長アーム１２ａの突起２５ａとの距離Ｌ２が、図３の（ａ）図の距離Ｌ１よりも短くなる延長アーム１２ａを設けることがおこなわれる。
【００４５】
このとき、回動アーム２４ａは部材の変更を要せずに、それまでのものが備えられる。また、ポテンショメータ２１の取り付け位置もそれまでと同じである。
【００４６】
ポテンショメータ２１の回動軸２３と突起２５ａとの距離Ｌ６は、図３の（ａ）に示す距離Ｌ５よりも長くなっている。
【００４７】
このように、延長アーム１２ａを短くするだけの部材変更により、すなわち突起２５ａの位置を変更する部材変更により、回動アーム２４ａの変更やポテンショメータ２１の位置調整を要することなく、操作レバー７の最大操作角度のθ１からθ２（＞θ１）への変更時に、回動アーム２４ａの回動角度を変更前の角度θ５のままに維持できる。これにより、操作レバー７の最大操作角度の変更後もポテンショメータ２１の出力特性を精度良く保つことができる。
【００４８】
なお、図３の（ａ）図に示される操作レバー７の最大操作角度に対応する延長アーム１２ａの揺動角度θ１を、このθ１よりも小さい角度に変更するとともに、延長アーム１２ａの角度θ１に相応する最大回動アーム２４ａの回動角度θ５をそのまま維持しようとする場合には、それまで備えられていた延長アーム１２ａに代えて、それまでよりも長い延長アーム１２ａ、すなわち、支持軸１３と延長アーム１２ａの突起２５ａとの距離が、（ａ）図の距離Ｌ１よりも長くなる延長アーム１２ａを設ければよい。
【００４９】
この場合にも、回動アーム２４ａの変更やポテンショメータ２１の位置調整を要せず、操作レバー７の最大操作角度の変更後もポテンショメータ２１の出力特性を精度良く保つことができる。
【００５０】
図４は図１に示す一実施形態においてリンク部３５ａに作用する力の関係を示す要部正面図である。
【００５１】
何らかの理由により操作レバー７が最大操作角度を超えるように操作され、延長アーム１２ａと回動アーム２４ａとがなす角度が９０°付近になったときには、同図４に示す延長アーム１２ａの回転力Ｆは、延長アーム２４ａの法線方向にほぼ一致し、延長アーム１２ａに設けた突起２５ａが回動アーム１２ａの長溝１５ａの開口端から離脱する。これにより、回動アーム２４ａに引っ張り力が与えられることがなく、この回動アーム２４ａの損傷を防ぐことができる。
【００５２】
図５は本発明の他の実施形態を示す説明図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は断面部分を含む正面図、図６は図５に示す他の実施形態に備えられるポテンショメータの作動時の状態を示す要部正面図である。
【００５３】
これらの図５，６に示す他の実施形態もリンク部３５ｂに特徴を有している。すなわち、延長アーム１２ｂに対向するように位置する回動アーム２４ｂの長溝１５ｂの端部を、閉塞端に構成してある。その他の構成は、前述した図１〜４に示す実施形態と同等である。なお、２５ｂは延長アーム１２ｂに設けた突起である。
【００５４】
このように構成したものでは、操作レバー７が最大操作角度を超える懸念がない場合に有効である。また、仮に最大操作角度を超えるように操作レバー７が操作され、突起２５ｂが長溝１５ｂの端部に係止されても、長溝１５ｂの端部や回動アーム２４ｂが十分な剛性を有し、長溝１５ｂを含む延長アーム１２ｂの損傷、及び回動アーム２４ｂの損傷の懸念がない場合に有効である。
【００５５】
【発明の効果】
本願の各請求項に係る発明によれば、回動アームの変更やポテンショメータの位置調整を要することなく、操作部材の最大操作角度の変更時に、回動アームの回動角度を変更前の角度のままに維持でき、操作部材の最大操作角度の変更後もポテンショメータの出力特性を精度良く保つことができる。
【００５６】
また、特に請求項２に係る発明によれば、何らかの理由により操作部材があらかじめ設定された最大操作角度を超えるように操作されてしまった場合でも、回動アームに引っ張り力を与えることがなく、回動アームの損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気式操作装置の一実施形態を示す説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）図は断面部分を含む正面図である。
【図２】図１に示す一実施形態に備えられるポテンショメータの作動時の状態を示す要部正面図である。
【図３】図１に示す一実施形態において操作レバーの最大操作角度を変更する際の部材変更を説明する図で、（ａ）図は変更前の状態を示す要部正面図、（ｂ）図は変更後の状態を示す要部正面図である。
【図４】図１に示す一実施形態においてリンク部に作用する力の関係を示す要部正面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す説明図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は断面部分を含む正面図である。
【図６】図５に示す他の実施形態に備えられるポテンショメータの作動時の状態を示す要部正面図である。
【図７】本願出願人が先に提案した先行技術である電気式操作装置の要部を示す説明図で、（ａ）図は操作レバーの最大操作角度に相応する延長アームの揺動角度がθ１のときの状態を示す要部正面図、（ｂ）図は操作レバーの最大操作角度がθ１よりも大きいθ２のときの状態を示す要部正面図である。
【図８】図７に示す先行技術において操作レバーの最大操作角度を変更する際の部材変更の一例を示す説明図で、（ａ）図は変更前の状態を示す要部正面図、（ｂ）図は変更後の状態を示す要部平面図である。
【図９】図７に示す先行技術においてリンク部に作用する力の関係を示す要部正面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
２カム（揺動部材）
３ユニバーサルジョイント
４本体
５プッシュロッド
７操作レバー（操作部材）
１１Ａ，１１Ｂ第２ジンバル（揺動部材）
１２ａ，１２ｂ延長アーム
１３支持軸
１４軸受
１５ａ，１５ｂ長溝
２０ブラケット
２１ポテンショメータ
２２ポテンショメータ本体
２３回動軸
２４ａ，２４ｂ回動アーム
２５ａ，２５ｂ突起
３５ａ，３５ｂリンク部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric operating device that is provided in a construction machine such as a hydraulic excavator and includes a potentiometer that outputs an electric signal corresponding to the swing angle of an operating member.
[0002]
[Prior art]
The applicant of the present application previously proposed this type of electric operation device as Japanese Patent Application No. 2001-239531. The prior art according to the applicant of the present application is provided in, for example, a hydraulic excavator, and is operated by an operator to operate an actuator such as a boom cylinder or an arm cylinder, such as an operation lever, and an operation lever. A swing member including a gimbal, a cam, etc. that swings with the swing member, a support shaft that is provided integrally with the swing member and supports the swing member, and rotates as the swing member swings. A potentiometer having a rotation shaft and outputting a rotation angle signal for driving the above-described actuator is provided. Further, the potentiometer is arranged so that the rotation shaft thereof is parallel to the support shaft of the swing member described above.
[0003]
The main configuration and operation of the prior art according to the applicant will be described with reference to FIG.
[0004]
FIG. 7 is an explanatory view showing the main part of the electric operating device which is the prior art previously proposed by the applicant of the present application. FIG. 7A shows the swing angle of the extension arm corresponding to the maximum operating angle of the operating lever is θ1. The principal part front view which shows the state at the time of (b) is a principal part front view which shows the state in case the largest operation angle of an operation lever is (theta) 2 larger than (theta) 1. FIG.
[0005]
The main configuration of the prior art shown in FIG. 7 is provided integrally with the support shaft 13 that supports the above-described swing member, and extends in the direction of the potentiometer 21 and the rotation of the extension arm 12. The extension arm 12 engages with the extension arm 12 so as to be rotatable in a vertical plane parallel to a plane including the region, and the extension arm 12 is provided integrally with the rotation shaft 23 of the potentiometer 21. And the rotation arm 24 are connected to each other so as to be relatively rotatable, the long groove 15 formed in the extension arm 12, and provided in the rotation arm 24, disposed in the long groove 15, and relative to the extending direction of the long groove 15. And a link portion 35 composed of a combination with the movable protrusion 25.
[0006]
In FIG. 7, 1 is a housing forming an outer shell, 4 is a main body for movably supporting a push rod (not shown) provided immediately below the swinging member, and 20 is provided integrally on the lower side of the main body 4. It is a bracket to which the main body 22 of the potentiometer 21 is fixed.
[0007]
In the prior art configured as described above, when an operation lever (not shown) is operated to operate the actuator, the swing member (not shown) swings against the push-up force of the push rod (not shown), and the swing member is not swung. As shown in FIG. 7, the extension arm 12 swings integrally with the movement through the support shaft 13, and the link portion 35, that is, the long groove 15 formed in the extension arm 12, and the protrusion 25 provided on the rotation arm 24. The rotation arm 24 is rotated via the rotation arm 24, and the rotation angle signal is output from the potentiometer 21 by the rotation of the rotation arm 24. The above-described actuator is driven in accordance with this rotation angle signal.
[0008]
Since the support shaft 13 of the swing member and the rotation shaft 23 of the potentiometer 21 are arranged at a certain distance, if the swing angle of the extension arm 12 becomes too large, the swing angle of the extension arm 12 There is a concern that the linearity of the relationship with the output angle of the potentiometer 21 may be impaired. However, normally, the swing angle of the extension arm 12, that is, the swing angle of the operation lever is about 20 °, and the linearity is almost maintained in that range.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, the maximum operating angle of the operating lever, that is, the swinging angle that has been set so far, is changed to a larger angle or, conversely, to a smaller angle, depending on the operator's desire for the operational feeling of the excavator. Things are happening.
[0010]
For example, as shown in FIG. 7A, the maximum operating angle of the operating lever so far, that is, the swing angle of the extension arm 12 that swings integrally with the operating lever via the support shaft 13 is set to θ1. As shown in FIG. 7B, the maximum operating angle of the operating lever, that is, the swing angle of the extension arm 12 is set to θ2, which is larger than θ1, for example. You may want to change it.
[0011]
When the swing angle of the extension arm 12 is changed to θ2, generally, the rotation angle of the rotation arm 24 is changed from the angle θ3 shown in FIG. 7A to the angle θ4 (>) shown in FIG. 7B. θ3).
[0012]
However, changing the rotation angle of the rotation arm 24 in this way changes the ratio of the output angle of the potentiometer 21 with respect to the operation angle of the operation lever, and thus the rotation angle signal output from the potentiometer 21. This requires a rewrite operation of data in a controller (not shown) to which is input, which is a complicated and large-scale work. Therefore, in order to avoid such complicated and large-scale rewriting of data, a member change that prevents the rotation angle of the rotation arm 24 from being changed, for example, a change in the length of the rotation arm 24 has been made.
[0013]
FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a member change when changing the maximum operation angle of the operation lever in the prior art shown in FIG. 7, (a) FIG. 8 is a main part front view showing a state before the change, (b) The figure is a main part plan view showing the state after the change.
[0014]
Note that, as shown in FIG. 8A, the length dimension of the long groove 15 of the extension arm 12 is set in advance in consideration of the change even before the maximum operation angle of the operation lever is changed. For example, the dimension S6 larger than the dimension S5 shown in FIG.
[0015]
The maximum operating angle of the operating lever set as shown in FIG. 8 (a) is changed to an angle θ2 larger than the angle θ1 shown in FIG. 8 (a). In order to set the rotation angle of the moving arm 24 to the same angle θ3 as the angle θ3 shown in FIG. 8A, as shown in FIG. 8B, the rotation shown in FIG. The member is changed so as to provide the rotating arm 24 having a length L8 longer than the length L7 of the moving arm 24.
[0016]
Further, for example, when the length dimension of the long groove 15 of the extension arm 12 remains the dimension S5 shown in FIG. 7A and the maximum operation angle of the operation lever is changed, When it is desired to keep the moving angle at the same angle as before, the attachment position of the potentiometer 21 is changed along with the change of the length of the rotating arm 24.
[0017]
As described above, when the change of the member corresponds to the change of the maximum operation angle of the operation lever, that is, the change of the swing angle of the extension arm 12, the change of the rotary arm 24 on the potentiometer 21 side, It was necessary to change the mounting position of the potentiometer 21 including 24 changes. However, since the potentiometer 21 is an electrically sensitive portion that outputs a rotation angle signal input to the controller, in order to maintain the accuracy of the output characteristics, the force and position adjustment by attaching and detaching the rotation arm 24 is required. It is not preferable that the force is applied and an installation error occurs, and it is possible to cope with a change in the maximum operation angle of the operation lever without requiring such a change of the rotating arm 24 or a position adjustment of the potentiometer 21. The development of technology that can be used has been desired.
[0018]
9 is a principal part front view showing the relationship of forces acting on the link part 35 in the prior art shown in FIG. In the prior art shown in FIG. 7 described above, the component F1 in the normal direction of the rotational force F acting on the link portion 35 acts as a force pulling up the protrusion 15, and The reaction force acts.
[0019]
If the operating lever is operated so as to exceed the preset maximum operating angle, that is, the maximum swing angle of the extension arm 12, for some reason, the angle formed between the extension arm 12 and the rotating arm 24 is as follows. At 90 °, since the protrusion 25 provided on the rotating arm 24 is locked to the edge of the long groove 15 of the extension arm 12, all the rotational force F of the extension arm 12 is a force that pulls the rotating arm 24. Works. Thereby, there is a concern that the rotating arm 24 may be damaged.
[0020]
The present invention has been made from the current state of this kind of technology described above, and its first object is to change the maximum operating angle of the operating member without changing the rotating arm or adjusting the position of the potentiometer. An object of the present invention is to provide an electric operation device capable of maintaining the rotation angle of the rotation arm at the angle before the change.
[0021]
The second object is to provide an electric operation device that does not give a pulling force to the rotating arm even if the operation member is operated to exceed a preset maximum operation angle for some reason. There is to do.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides an operating member that is operated to swing by an operator and drives an actuator, a swinging member that swings as the operating member swings, and a support for the swinging member. A potentiometer that has a support shaft that rotates, and a rotation shaft that rotates as the swinging member swings, and outputs a rotation angle signal for driving the actuator, and is provided integrally with the support shaft. An extension arm extending in the direction of the potentiometer, and the extension arm engages with the extension arm so as to be rotatable in a vertical plane parallel to a plane including a rotation region of the extension arm, and the potentiometer rotates. A pivoting arm provided integrally with the shaft, the extension arm and the pivoting arm are connected to each other so as to be relatively rotatable. A long groove is disposed in the long groove and is relatively movable in the extending direction of the long groove. Na In the electric operation device in which the potentiometer is arranged so that the rotation axis thereof is parallel to the support shaft, the long groove is provided in the rotation arm of the potentiometer. In addition, the protrusion is provided on the extension arm.
[0023]
In the present invention configured as described above, when the operation member is operated with the intention of driving the actuator, the extension arm swings via the swing member and the support shaft, and the extension arm protrudes via the link portion. Then, the rotation arm rotates through the long groove of the rotation arm, and the rotation angle signal can be output from the potentiometer. A corresponding processing operation is performed according to the rotation angle signal, and the actuator can be driven according to the processing operation.
[0024]
In addition, since the potentiometer's pivot arm is provided with a long groove and the extension arm is provided with a protrusion, the maximum operating angle of the operating member, that is, the rocking angle, which has been set up to that point, can be set according to the operator's desire for operational feeling. When changing, if it is going to keep the rotation angle of the rotation arm the same as before, instead of the extension arm provided so far, an extension arm with a different length is provided, or the position of the projection It is sufficient to provide different extension arms. That is, it is possible to cope with such a change in the maximum operation angle of the operation member without requiring a change of the rotating arm or a position adjustment of the potentiometer.
[0025]
In order to achieve the second object, in the present invention, the end of the long groove of the rotating arm positioned so as to face the extension arm is an open end.
[0026]
In the invention configured as described above, when the operation member is operated to exceed the maximum operation angle for some reason, and the angle formed by the extension arm and the rotation arm is close to 90 °, the rotation force of the extension arm The protrusion provided on the extension arm is detached from the opening end of the long groove of the rotation arm, and the rotation force of the extension arm is not transmitted to the rotation arm.
[0027]
If there is no concern that the operating member exceeds the maximum operating angle, or if the operating member is operated to exceed the maximum operating angle, there is no concern about damage to the rotating arm, etc. In the above invention, the end of the long groove of the rotating arm positioned so as to correspond to the extension arm may be configured as a closed end.
[0028]
The present invention is suitable for a construction machine having a plurality of operation parts such as a hydraulic excavator.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an electric operating device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
1A and 1B are explanatory views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a front view including a cross-sectional portion, and FIG. 2 is a potentiometer provided in the embodiment shown in FIG. It is a principal part front view which shows the state at the time of an action | operation.
[0031]
This embodiment is also provided in a construction machine or the like, for example, a hydraulic excavator such as a mini excavator. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), an operator such as a boom cylinder and an arm cylinder is swung by an operator. An operating member to be operated, for example, an operating lever 7, a pair of gimbals 11A and 11B that swing in accordance with the operation of the operating lever 7 and are arranged in directions orthogonal to each other, and these gimbals 11A and 11B are provided integrally. Oscillating member including the cam 2, the universal joint 3 that supports the operation lever 7 so as to be able to oscillate in the 360 ° direction, and the support shafts that support the oscillating member, for example, the gimbals 11A and 11B. The shaft 13, the bearings 14 of these support shafts 13, and the rotation shaft 23 that rotates with the swing of the swing member described above, respectively, And a potentiometer 21 for outputting a rotation angle signal for driving the the actuator.
[0032]
Two support shafts 13 are provided, one on each side of the gimbal 11A, and two support shafts 13 are provided, one on each side of the gimbal 11B. Further, one potentiometer 21 is provided in association with a specific one of the two support shafts 13 of the gimbal 11A, and another potentiometer 21 is associated with the two support shafts 13 of the gimbal 11B. One potentiometer 21 is provided. These two potentiometers 21 are arranged with a phase difference of 90 ° from each other.
[0033]
These potentiometers 21 are arranged so that each of the rotation shafts 23 is positioned below the corresponding support shaft 13 and parallel to the corresponding support shaft 13.
[0034]
Further, an extension arm 12a that is integrally attached to each of the two specific support shafts 13 described above and extends in the direction of the corresponding potentiometer 21 and a rotation region of each of the extension arms 12a are included. Engage with these extension arms 12a so as to be rotatable in a vertical plane parallel to the plane, and a rotation arm 24a provided integrally with each rotation shaft 23 of the potentiometer 21, and an extension arm 12a Means for connecting the corresponding ones of the rotation arms 24a so as to be relatively rotatable, for example, the long grooves 15a formed in each of the rotation arms 24a and the extension arms 12a are provided in the corresponding long grooves 15a. Each of the link portions 35a is a combination of a protrusion 25a that is arranged and relatively movable in the extending direction of the long groove 15a. There. The long groove 15a of the rotating arm 24 described above has, for example, an open end at an end located so as to face the extension arm 12a.
[0035]
Further, the main body 4 is disposed in the main body 4 so as to be movable in the vertical direction, and the head thereof is disposed so as to face the lower surface of the cam 2 described above. A plurality of push rods 5 that can be returned upward by springs that are not connected, and a bracket 20 that is connected to the lower portion of the main body 4 and to which the above-described potentiometers 21 are fixed.
[0036]
Among the components described above, the components other than the operation lever 7 are disposed in the housing 1.
[0037]
In this embodiment configured as described above, when the operator of the excavator grips the operation lever 7 and swings in the X direction of FIG. 1A, for example, the first gimbal 11A and the corresponding support shaft 13 are supported. The cam 2 swings integrally through the universal joint 3, and the corresponding extension arm 12 a rotates with the corresponding support shaft 13 as a fulcrum as the support shaft 13 swings. Accordingly, as shown in FIG. 2, the rotation arm 24a rotates in conjunction with the swing of the extension arm 12a through the projection 25a of the extension arm 12a and the long groove 15a of the corresponding rotation arm 24a. The rotating shaft 23 of the potentiometer 21 corresponding to this integrally rotates.
[0038]
In this way, the rotation angle signal corresponding to the operation amount of the operation lever 7 in the X direction of FIG. 1A from the corresponding potentiometer 21, that is, below the central portion of FIG. 1B. It is output from the potentiometer 21 drawn at the position. A processing operation such as a switching operation of a directional control valve (not shown) is performed according to the rotation angle signal, and a predetermined actuator, for example, a boom cylinder is driven according to the processing operation, and the driving speed is controlled. .
[0039]
Further, for example, when the operation lever 7 is operated in the Y direction of FIG. 1A, the gimbal 11B swings and the same operation as described above is performed, and is arranged on the lower right side of FIG. 1B. The potentiometer 21 is operated, and the corresponding actuator, for example, an arm cylinder is driven in accordance with the rotation angle signal, and the driving speed is controlled.
[0040]
Further, for example, when the operation lever 7 is operated in a direction different from the above-described two directions, for example, in an intermediate direction, the same operation as described above is also performed, and the two potentiometers 21 are operated, and their rotation angles are A corresponding actuator, for example, a bucket cylinder, is driven in response to the signal, and its driving speed is controlled.
[0041]
Further, when changing the maximum operating angle of the operating lever 7 that has been set so far, that is, the swing angle, due to the operator's desire for operational feeling, the rotational angle of the rotational arm 24a is the same as before. When trying to keep, the following member changes are made.
[0042]
FIG. 3 is a diagram for explaining a member change when the maximum operation angle of the operation lever is changed in the embodiment shown in FIG. 1. FIG. 3 (a) is a front view of a main part showing a state before the change, and FIG. These are the principal part front views which show the state after a change.
[0043]
3A, L1 is the distance between the support shaft 13 and the protrusion 25a of the extension arm 12a, L3 is the distance between the rotating shaft 23 of the potentiometer 21 and the end of the rotating arm 24a, and L5 is rotating. The distance between the shaft 23 and the protrusion 25a, L4 indicates the distance between the rotating shaft 23 and the bottom of the long groove 15a, and S1 indicates the length dimension of the long groove 15a. This length dimension S1 is set longer than, for example, the length dimension S5 shown in FIG.
[0044]
The swing angle θ1 of the extension arm 12a corresponding to the maximum operating angle of the operating lever 7 shown in FIG. 3A is set to an angle θ2 larger than θ1, for example, as shown in FIG. 3B. When the maximum rotation angle θ5 of the rotation arm 24a corresponding to the angle θ1 of the extension arm 12a is to be maintained as it is, as shown in FIG. Instead of the extension arm 12a that has been provided, the extension arm 12a having a shorter length than before, that is, the distance L2 between the support shaft 13 and the projection 25a of the extension arm 12a is the distance L1 in FIG. An extension arm 12a that is shorter than the extension arm 12a is provided.
[0045]
At this time, the rotating arm 24a does not require any change of members and is provided up to that point. The attachment position of the potentiometer 21 is the same as before.
[0046]
A distance L6 between the rotation shaft 23 of the potentiometer 21 and the protrusion 25a is longer than a distance L5 shown in FIG.
[0047]
In this way, by changing the member only to shorten the extension arm 12a, that is, by changing the member that changes the position of the protrusion 25a, it is not necessary to change the rotating arm 24a or adjust the position of the potentiometer 21. When the operation angle is changed from θ1 to θ2 (> θ1), the rotation angle of the rotation arm 24a can be maintained at the angle θ5 before the change. Thereby, the output characteristic of the potentiometer 21 can be maintained with high accuracy even after the maximum operating angle of the operating lever 7 is changed.
[0048]
Note that the swing angle θ1 of the extension arm 12a corresponding to the maximum operation angle of the operation lever 7 shown in FIG. 3A is changed to an angle smaller than θ1, and the angle θ1 of the extension arm 12a is changed. In order to maintain the rotation angle θ5 of the corresponding maximum rotation arm 24a as it is, instead of the extension arm 12a provided so far, the longer extension arm 12a, that is, the support shaft 13 and The extension arm 12a may be provided such that the distance between the extension arm 12a and the protrusion 25a is longer than the distance L1 in FIG.
[0049]
Also in this case, it is not necessary to change the rotating arm 24a or adjust the position of the potentiometer 21, and the output characteristics of the potentiometer 21 can be maintained with high accuracy even after the maximum operating angle of the operating lever 7 is changed.
[0050]
FIG. 4 is a main part front view showing the relationship of forces acting on the link part 35a in the embodiment shown in FIG.
[0051]
When the operating lever 7 is operated so as to exceed the maximum operating angle for some reason and the angle formed by the extension arm 12a and the rotating arm 24a is about 90 °, the rotational force F of the extension arm 12a shown in FIG. Substantially coincides with the normal direction of the extension arm 24a, and the protrusion 25a provided on the extension arm 12a is detached from the open end of the long groove 15a of the rotating arm 12a. Thereby, a pulling force is not given to the rotating arm 24a, and damage to the rotating arm 24a can be prevented.
[0052]
5A and 5B are explanatory views showing another embodiment of the present invention. FIG. 5A is a plan view, FIG. 5B is a front view including a cross section, and FIG. 6 is provided in another embodiment shown in FIG. It is a principal part front view which shows the state at the time of the action | operation of a potentiometer.
[0053]
These other embodiments shown in FIGS. 5 and 6 are also characterized by the link portion 35b. That is, the end of the long groove 15b of the rotating arm 24b positioned so as to face the extension arm 12b is configured as a closed end. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS. Reference numeral 25b denotes a protrusion provided on the extension arm 12b.
[0054]
This configuration is effective when there is no concern that the operating lever 7 exceeds the maximum operating angle. Further, even if the operating lever 7 is operated so as to exceed the maximum operating angle and the protrusion 25b is locked to the end of the long groove 15b, the end of the long groove 15b and the rotating arm 24b have sufficient rigidity, This is effective when there is no concern about damage to the extension arm 12b including the long groove 15b and damage to the rotating arm 24b.
[0055]
【The invention's effect】
According to the invention according to each claim of the present application, when the maximum operating angle of the operating member is changed without changing the rotating arm or adjusting the position of the potentiometer, the rotational angle of the rotating arm is set to the angle before the change. The output characteristics of the potentiometer can be maintained with high accuracy even after the maximum operating angle of the operating member is changed.
[0056]
Further, in particular, according to the invention according to claim 2, even if the operation member has been operated so as to exceed a preset maximum operation angle for some reason, it does not give a pulling force to the rotating arm, Damage to the rotating arm can be prevented.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are explanatory views showing an embodiment of an electric operating device according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view including a cross-sectional portion.
2 is a front view of an essential part showing a state during operation of a potentiometer provided in the embodiment shown in FIG. 1. FIG.
3 is a diagram for explaining a member change when changing the maximum operation angle of the operation lever in the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 3 (a) is a front view of a main part showing a state before the change; The figure is a main part front view showing the state after the change.
4 is a main part front view showing a relationship of forces acting on a link part in the embodiment shown in FIG. 1; FIG.
5A and 5B are explanatory views showing another embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a front view including a cross-sectional portion.
6 is a main part front view showing a state during operation of a potentiometer provided in the other embodiment shown in FIG. 5; FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing a main part of an electric operation device as a prior art previously proposed by the applicant of the present application. FIG. 7A shows the swing angle of the extension arm corresponding to the maximum operation angle of the operation lever. The principal part front view which shows the state at the time of (theta) 1 is a principal part front view which shows the state when the largest operation angle of an operation lever is (theta) 2 larger than (theta) 1. FIG.
8 is an explanatory view showing an example of a member change when changing the maximum operation angle of the operation lever in the prior art shown in FIG. 7, FIG. 8 (a) is a main part front view showing a state before the change; The figure is a plan view of the main part showing the state after the change.
9 is a main part front view showing a relationship of forces acting on a link portion in the prior art shown in FIG. 7; FIG.
[Explanation of symbols]
1 Housing 2 Cam (Oscillating member)
3 Universal joint 4 Body 5 Push rod 7 Operation lever (operation member)
11A, 11B Second gimbal (swing member)
12a, 12b Extension arm 13 Support shaft 14 Bearings 15a, 15b Long groove 20 Bracket 21 Potentiometer 22 Potentiometer body 23 Rotating shaft 24a, 24b Rotating arm 25a, 25b Protrusion 35a, 35b Link portion

Claims

An operating member that is operated by an operator to drive the actuator, a swinging member that swings as the operating member swings, and a support shaft that supports the swinging member;
A potentiometer having a pivot shaft that pivots as the pivot member swings, and that outputs a pivot angle signal for driving the actuator;
An extension arm that is provided integrally with the support shaft and extends in the direction of the potentiometer, and engages with the extension arm so as to be rotatable in a vertical plane parallel to a plane including a rotation area of the extension arm. In addition, a pivot arm integrally provided on the pivot shaft of the potentiometer, the extension arm and the pivot arm are connected to each other so as to be relatively rotatable, and a long groove is disposed in the long groove. A link portion composed of a combination with a protrusion that is relatively movable in the extending direction of
In the electric operating device in which the potentiometer is arranged so that the rotation axis thereof is parallel to the support shaft,
While providing the long groove in the pivot arm of the potentiometer,
An electric operation device characterized in that the projection is provided on the extension arm.

2. The electric operating device according to claim 1, wherein an end of the long groove of the rotating arm positioned so as to face the extension arm is an open end.

2. The electric operating device according to claim 1, wherein an end of the long groove of the rotating arm positioned so as to face the extension arm is a closed end.

The electric operating device according to claim 1, wherein the electric operating device is provided in a construction machine.