JP3961853B2

JP3961853B2 - Electric lever device

Info

Publication number: JP3961853B2
Application number: JP2002053262A
Authority: JP
Inventors: 光久東ヶ▲崎▼; 渉大津; 伸彦市来
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003256058A

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に設けられ、操作レバーの揺動操作に応じた電気信号を出力する回転式ポテンショメータを有する電気式レバー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の電気式レバー装置の説明図で、（ａ）図は断面部分を含む正面図、（ｂ）図は（ａ）図の左方向から見た断面部分を含む側面図、図６は図５に示した従来技術の要部拡大図である。
【０００３】
図５に示す従来技術は建設機械、例えば油圧ショベルに備えられる電気式レバー装置で、外殻を形成するハウジング１内に本体２を備え、この本体２の上方に揺動可能な操作レバー３が備えられている。この操作レバー３の下端は、ユニバーサルジョイント４に接続されている。また、この操作レバー３の下端には、水平面内のいわゆるＸ−Ｙ方向に配置され、それぞれ操作レバー３と一体的に揺動可能な第１ジンバル６、第２ジンバル７が設けられるとともに、カム５が設けられている。
【０００４】
第１ジンバル６、第２ジンバル７のそれぞれの回転軸８，９は、ユニバーサルジョイント４の回転中心１０と同じ高さ位置となるように設定されている。
【０００５】
本体２の下部にはブラケット１１が設けられ、このブラケット１１には、操作レバー３の揺動操作による第１ジンバル６の揺動に応じた電気信号を出力する回転式ポテンショメータ、すなわち第１ポテンショメータ１３と、操作レバー３の揺動操作による第２ジンバル７の揺動に応じた電気信号を出力する回転式ポテンショメータ、すなわち第２ポテンショメータ１５とが設けられている。
【０００６】
上述した第１ジンバル６の回転軸８、第２ジンバル７の回転軸９のそれぞれには、第１ポテンショメータ１３、第２ポテンショメータ１５に向かってそれぞれ延設される延長アーム１６，１８が一体に設けられている。また、第１ポテンショメータ１３の回転軸１２、第２ポテンショメータ１５の回転軸１４のそれぞれには、延長アーム１６，１８のそれぞれ対応するものに向って延設される回動アーム１７，１９が一体に設けられている。
【０００７】
上述したカム５の下端には、複数のプッシュロッド２２と、これらのプッシュロッド２２を保持するばね２３とが設けられている。
【０００８】
延長アーム１６と回動アーム１７、及び延長アーム１８と回動アーム１９は、それぞれＵ字状溝と、このＵ字状溝内を相対的に移動可能な突起との組み合わせを介して連結されている。例えば、延長アーム１６と回動アーム１７とは、延長アーム１６の下端に設けられたＵ字状溝４０と、回動アーム１７の上端に設けられた突起４１との組み合わせを介して連結されている。Ｕ字状溝４０は、図６にも示すように、突起４１を挟むように対向する２つの縁部のそれぞれの全体が、直線面４２によって形成されている。延長アーム１６の揺動に伴って突起４１がＵ字状溝４０内を相対的に摺動することにより、突起４１と一体に設けられた回動アーム１７が回動するようになっている。延長アーム１８と回動アーム１９との連結においても、上述と同様である。
【０００９】
この従来技術では、操作レバー３を例えば図５の（ａ）図において紙面に沿う方向に揺動させると、第１ジンバル６、回転軸８及び延長アーム１６が（ａ）図紙面に沿う方向に一体的に揺動し、延長アーム１６のＵ字状溝４０内を突起４１が相対的に摺動することにより、回動アーム１７、回転軸１２が一体的に回動し、これにより、操作レバー３の操作量に応じた電気信号が第１ポテンショメータ１３から出力される。
【００１０】
同様に、操作レバー３を図５の（ａ）図において紙面に直交する方向に揺動させると、第２ジンバル７、回転軸９及び延長アーム１８が（ａ）図紙面と直交する方向に一体的に揺動し、これに応じて回動アーム１９、回転軸１４が一体的に回動し、これにより、操作レバー３の操作量に応じた電気信号が第２ポテンショメータ１５から出力される。
【００１１】
操作レバー３を上述のそれぞれとは異なる方向に操作させると、第１ポテンショメータ１３、第２ポテンショメータ１５のそれぞれから電気信号が出力される。
【００１２】
このようにして、第１ポテンショメータ１３、第２ポテンショメータ１５から出力される電気信号に基づいて行われる演算により、操作レバー３の操作方向と、操作量が求められる。
【００１３】
これらの操作方向、操作量に応じて該当する図示しない方向制御弁が切換え操作され、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油が、該当する方向制御弁を介して該当する図示しない油圧アクチュエータに供給され、この油圧アクチュエータが作動する。この油圧アクチュエータの作動により、例えばブーム、アーム等から成る作業機が駆動し、所望の作業が実施される。
【００１４】
図８は上述した従来技術における操作レバー３の操作量、すなわちレバー揺動角と、第１，第２ポテンショメータ１３，１５に接続される回動アーム１７，１９の揺動角であるセンサ揺動角との関係を示す特性図である。
【００１５】
この図８に示すように、レバー揺動角が１５°くらいまでは、ほぼ直線性が保たれ、レバー揺動角とセンサ揺動角とは、だいたい比例関係にあるが、それより大きくなると、傾きが次第に大きくなり、その直線性は損なわれていく。
【００１６】
図７は、図６に示す要部の別の例を示す図である。従来この図７に示すようなＵ字状溝と突起の組み合わせも提案されている。
【００１７】
この図７に示すものは、例えば第１ポテンショメータ１３の回転軸１２に一体に設けられる回動アーム１７の上端にＵ字状溝４３が設けられ、第１ジンバル６に一体に設けられる延長アーム１６の下端に突起４４が設けられている。Ｕ字状溝４３は、同図７に示すように、突起４４を挟むように対向する２つの縁部のそれぞれの全体が、直線面４５によって形成されている。延長アーム１６の揺動に伴って、突起４４がＵ字状溝３内を相対的に摺動することにより、Ｕ字状溝４３が設けられた回動アーム１７が回動するようになっている。この回動アーム１７の回動により上述したように第１ポテンショメータ１３から電気信号が出力される。
【００１８】
図９は、図７に示すように構成したレバー揺動角と、センサ揺動角との関係を示す特性図である。
【００１９】
この図９に示すように、レバー揺動角が１５°くらいまでの範囲においては直線性がほぼ保たれ、レバー操作量とセンサ揺動角とはだいたい比例関係にあるが、それより大きくなると、傾きが次第に小さくなり、その直線性は損なわれていく。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、延長アーム１６，１８と回動アーム１７，１９を連結するＵ字状溝４０，４３、突起４１，４４等の組み合わせに伴って、図８，９に例示するように、操作レバー３の操作角度、すなわちレバー揺動角が大きくなると、レバー揺動角に対するセンサ揺動角の直線性が得られなくなる。したがって、レバー揺動角が大きい場合でも、レバー揺動角に対応するセンサ揺動角の直線性を確保したい作業にあっては操作フィーリングが劣化することになる。
【００２１】
また、上述した従来技術では、レバー揺動角に対するセンサ揺動角度の関係が直線に近似する一本の直線であることから、従来の電気式レバー装置で操作される油圧アクチュエータの作動を介して実施される各種の作業に好適な操作フィーリングを得難い場合がある。
【００２２】
例えば、図１０の（ａ）図の特性線Ｆ、（ｂ）図の特性線Ｇに示すように、微操作を考慮して、操作レバー３の操作角、すなわちレバー揺動角の小さい領域では傾きの小さな直線に設定し、所定角以上の大きな領域では、傾きの大きな直線あるいは曲線に設定することが望ましい作業に対しては、上述した従来技術ではその要望に応えることができない。
【００２３】
従来技術では、上述のように操作フィーリングに関係する不具合により当該電気式レバー装置の操作を介しておこなわれる各種作業の作業精度が低下する懸念がある。
【００２４】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、各種作業に好適な操作フィーリングを確保することができる電気式レバー装置を提供することにある。
【００２５】
【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、操作レバーと、この操作レバーの揺動操作に応じた電気信号を出力する回転式ポテンショメータと、上記操作レバーと一体的に揺動し、上記回転式ポテンショメータに向って延設される延長アームと、上記回転式ポテンショメータの回転軸と一体的に回動し、上記延長アーム方向に向って延設される回動アームとを備えるとともに、上記延長アームと上記回動アームとを、Ｕ字状溝と、このＵ字状溝内を相対的に移動可能な突起との組み合わせを介して連結する電気式レバー装置において、上記突起が摺接する上記Ｕ字状溝の縁部を、凸状縁部及び凹状縁部の少なくとも一方に設定した構成にしてある。
【００２６】
このように構成した本発明は、操作レバーを揺動操作すると、一体的に延長アームが揺動し、Ｕ字状溝と突起との組み合わせを介して回動アームが回動し、回転式ポテンショメータから操作レバーの操作量に応じた電気信号が出力される。
【００２７】
ここで、この電気式レバー装置の操作を介して実施される作業が、回転式ポテンショメータから出力される電気信号の特性が例えば所定の一直線となることが望ましい作業の場合には、経験的に把握されるその直線性が損なわれるレバー揺動角に相応する部分のＵ字状溝の縁部を、あらかじめ凸状縁部、凹状縁部の少なくとも一方に設定することにより、上述の所定の一直線にほぼ一致する特性とすることができる。これにより広い揺動角の範囲にわたって、回転式ポテンショメータから出力される電気信号の特性の直線性を確保でき、該当する作業に好適な操作フィーリングを確保することができる。
【００２８】
また、この電気式レバー装置の操作を介して実施される作業が、回転式ポテンショメータから出力される電気信号の特性が例えば操作レバーの操作量の小さい領域では所定の傾きの小さい直線になり、操作量の大きい所定以上の領域では傾きの大きい直線、あるいは曲線となることが望ましい作業の場合には、その直線の傾きの変化に対応させるように、Ｕ字状溝の縁部をあらかじめ凸状縁部、及び凹状縁部の少なくとも一方にすることにより、単一の直線から適宜変化を持たせた特性にすることができ、該当する作業に好適な操作フィーリングを確保できる。
【００２９】
なお、該当する作業に好適な特性を得るに際し、Ｕ字状溝の縁部を凸状縁部に設定するか、凹状縁部に設定するか、凸状縁部と凹状縁部の組み合わせに設定するかは、Ｕ字状溝を延長アームに設けるか、回動アームに設けるかに依存する。また、上述の特性の形に依存する。
【００３０】
いずれにしても、本発明によれば、各種作業に応じて、Ｕ字状溝の縁部を、凸状縁部、及び凹状縁部の少なくとも一方に設定することにより、その該当する作業に好適な操作フィーリングを確保することができる。
【００３１】
上述したＵ字状溝の縁部は、第１直線面と、この第１直線面に対して傾斜する第２直線面とを含む凸状縁部から成るもの、あるいは凹状縁部から成るものであってもよく、また、曲面から成るものであってもよい。
【００３２】
また、上述したＵ字状溝を延長アームに設け、突起を回動アームに設けてもよく、逆に、Ｕ字状溝を回動アームに設け、突起を延長アームに設けてもよい。
【００３３】
本発明は、各種油圧アクチュエータを切換え操作する方向制御弁の操作装置として、建設機械に設けると都合がよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の電気式レバー装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【００３５】
図１は本発明の電気式レバー装置の一実施形態を示す説明図で、（ａ）図は断面部分を含む正面図、（ｂ）図は（ａ）図の左方向から見た断面部分を含む側面図、図２は図１に示した一実施形態の要部拡大図である。
【００３６】
これらの図１，２に対して、前述した図５，６と同等のものは同じ符号で示してある。
【００３７】
前述と重複するが、図１，２に示す一実施形態も、建設機械、例えば油圧ショベルに備えられるもので、外殻を形成するハウジング１内に本体２を備え、この本体２の上方に揺動可能な操作レバー３を備えている。この操作レバー３の下端は、ユニバーサルジョイント４に接続してある。また、この操作レバー３の下端には、水平面内のいわゆるＸ−Ｙ方向に配置され、それぞれ操作レバー３と一体的に揺動可能な第１ジンバル６、第２ジンバル７を設けてあるとともに、カム５を設けてある。
【００３８】
第１ジンバル６、第２ジンバル７のそれぞれの回転軸８，９は、ユニバーサルジョイント４の回転中心１０と同じ高さ位置に設定してある。
【００３９】
本体２の下部にはブラケット１１を設けてあり、このブラケット１１には、操作レバー３の揺動操作による第１ジンバル６の揺動に応じた電気信号を出力する回転式ポテンショメータ、すなわち第１ポテンショメータ１３と、操作レバー３の揺動操作による第２ジンバル７の揺動に応じた電気信号を出力する回転式ポテンショメータ、すなわち第２ポテンショメータ１５を設けてある。
【００４０】
第１ジンバル６の回転軸８、第２ジンバル７の回転軸９のそれぞれには、第１ポテンショメータ１３、第２ポテンショメータ１５に向ってそれぞれ延設される延長アーム１６，１８が一体に設けられている。また、第１ポテンショメータ１３の回転軸１２、第２ポテンショメータ１５の回転軸１４のそれぞれには、延長アーム１６，１８のそれぞれ対応するものに向って延設される回動アーム１７，１９を一体に設けてある。
【００４１】
カム５の下端には、複数のプッシュロッド２２と、これらのプッシュロッド２２を保持するばね２３とを設けてある。
【００４２】
上述した構成については、前述した図５，６に示すものと同じである。本実施形態は、延長アーム１６，１８、回動アーム１７，１９のそれぞれ対応するものを連結するＵ字状溝と突起の組み合わせのうちのＵ字状溝に特徴を有する。
【００４３】
すなわち、突起が摺接するＵ字状溝の縁部を、凸状縁部、及び凹状縁部の少なくとも一方に設定した構成にしてある。例えば図１，２に示すように、第１ジンバル６の回転軸８に接続される延長アーム１６の下端にＵ字状溝２０を設け、第１ポテンショメータ１３の回転軸１２に接続される回動アーム１７に突起２１を設けるとともに、Ｕ字状溝２０の縁部が、ほぼ平行に形成される一対の第１直線面２４と、この第１直線面２４に対して傾斜し、下方に向って開く一対の第２直線面２５とを含む凸状縁部から成る構成にしてある。
【００４４】
第２ジンバル７の回転軸９に接続される延長アーム１８と、第１ポテンショメータ１５の回転軸１４に接続される回動アーム１９との連結部も、例えば上述と同様に設定してある。すなわち、延長アーム１８の下端にＵ字状溝を設け、回動アーム１９に突起を設けてある。また、そのＵ字状縁部が、第１直線面と、この第１直線面に対して傾斜する第２直線面とを含む凸状縁部から成る構成にしてある。
【００４５】
このように構成した一実施形態では、操作レバー３を例えば図１の（ａ）図において紙面に沿う方向に揺動させると、第１ジンバル６、回転軸８、及び延長アーム１６が同図１の（ａ）図紙面に沿う方向に一体的に揺動し、操作レバー３の操作量に応じて、延長アーム１６のＵ字状溝２０内の第１直線面２４、第２直線面２５に突起２１が接触しながら相対的に移動する。これにより、回動アーム１７、回転軸１２が一体的に回動する。すなわち、操作レバー３の操作量に応じた電気信号が第１ポテンショメータ１３から出力される。
【００４６】
同様に、操作レバー３を図１の（ａ）図において紙面と直交する方向に揺動させると、第２ジンバル７、回転軸９及び延長アーム１８が図１の（ａ）図紙面と直交する方向に一体的に揺動し、これに応じて回動アーム１９、回転軸１４が一体的に回動し、これにより、操作レバー３の操作量に応じた電気信号が第２ポテンショメータ１５から出力される。
【００４７】
操作レバー３を上述のそれぞれとは異なる方向に操作させると、第１ポテンショメータ１３、第２ポテンショメータ１５のそれぞれから電気信号が出力される。
【００４８】
このようにして、第１ポテンショメータ１３、第２ポテンショメータ１５から出力される電気信号に基づいておこなわれる演算により、操作レバー３の操作方向と、操作量が求められる。
【００４９】
これらの操作方向、操作量に応じて該当する図示しない方向制御弁が切換え操作され、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油が、該当する方向制御弁を介して該当する図示しない油圧アクチュエータ、例えばブームシリンダ、アームシリンダ等に供給され、これらのブームシリンダ、アームシリンダ等が作動する。
【００５０】
これらのブームシリンダ、アームシリンダ等の作動により、ブーム、アーム等から成るフロント作業機が駆動し、所望の作業が実施される。
【００５１】
図４は、この一実施形態、後述の図３に示す別の例、及び前述した図５，６に示す従来技術のそれぞれにおけるレバー揺動角と、第１，第２ポテンショメータ１３，１５に接続された回動アーム１７，１９の揺動角であるセンサ揺動角との関係を示す特性図である。
【００５２】
この図４のＤは、前述した図５，６に示す従来技術の特性線で、前述した図８に示したものに相当する。図４のＡが図１，２に示す一実施形態の特性線である。
【００５３】
本実施形態では、延長アーム１６のＵ字状溝２０の縁部を、ほぼ平行に形成される一対の第１直線面２４と、これに連設され、下方に向って開く一対の第２直線面２５とによって構成してあることから、すなわち、第１直線面２４と第２直線面２５とによって凸状縁部を構成してあることから、レバー揺動角が０°〜１０°程度の小さい操作領域におけるレバー揺動角に対するセンサ揺動角の直線性を確保できるとともに、１０°〜２２°程度の大きい操作領域における上述の直線性も確保できる。つまり、０°〜２２°の操作領域全体にわたって、レバー揺動角とセンサ揺動角との関係をほぼ比例関係とすることができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、操作レバー３を揺動操作すると、一体的に延長アーム１６，１８が揺動し、Ｕ字状溝２０と突起２１等との組み合わせを介して回動アーム１７，１９が回動し、第１ポテンショメータ１３、第２ポテンショメータ１５から操作レバー３の操作量に応じた電気信号が出力される。
【００５５】
このとき出力される電気信号の特性は、図４の特性線Ａに示すように一直線となり、レバー揺動角とセンサ揺動角との関係を、操作レバー３の広い操作量域において比例関係としたい作業に好適な操作フィーリングを確保できる。これにより、該当する作業の作業精度を向上させることができる。
【００５６】
図３は図２に示す要部の別の例を示す図である。
【００５７】
図３の（ａ）図は、例えば第１ポテンショメータ１３の回転軸１２に接続される回動アーム１７にＵ字状溝２６を設け、第１ジンバル６の回転軸８に接続される延長アーム１６の下端に突起２７を設けるとともに、Ｕ字状溝２６の縁部が、ほぼ平行に形成される一対の第１直線面２８と、この第１直線面２８に対して傾斜し、上方に向って開く一対の第２直線面２９とを含む凸状縁部から成る構成にしてある。
【００５８】
この図３の（ａ）図のように構成したものでは、図４の特性線Ｂに示すように、レバー操作角が０°〜１０°程度の小さな操作領域では直線性がほぼ保たれ、レバー揺動角とセンサ揺動角とはだいたい比例関係になるが、それより大きな操作領域では、傾きがそれまでに比べて小さく変化する関係となる。したがって、このような特性を得たい作業に好適な操作フィーリングを確保でき、該当する作業の作業精度を向上させることができる。
【００５９】
また、図３の（ｂ）図は、例えば延長アーム１６の下端にＵ字状溝３０を設け、回動アーム１７に突起３１を設けるとともに、Ｕ字状溝３０の縁部が、ほぼ平行に形成される一対の第１直線面３２と、この第１直線面３２に対して傾斜し、下方に向って閉じられ気味の一対の第２直線面３３とを含む凹状縁部から成る構成にしてある。
【００６０】
この図３の（ｂ）図に示すように構成したものでは、図４の特性線Ｃに示すように、レバー揺動角が０°〜１０°くらいまでの範囲においては直線性がほぼ保たれ、レバー揺動角とセンサ揺動角とはおよそ比例関係にあるが、それより大きくなると、傾きがそれまでに比べて大きくなるように変化する関係となる。したがって、このような特性を得たい作業に好適な操作フィーリングを確保でき、該当する作業の作業精度を向上させることができる。
【００６１】
なお上記では、Ｕ字状溝２０の縁部を、連設される直線面２４，２５から成る凸状縁部に形成し、Ｕ字状溝２６の縁部を、連設される直線面２８，２９から成る凸状縁部に形成し、Ｕ字状溝３０の縁部を、連設される直線面３２，３３から成る凹状縁部に形成してあるが、これらの凸状縁部、凹状縁部を、直線面の組み合わせに代えて、曲面に形成してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、各種作業に好適な操作フィーリングを確保することができ、従来に比べて各種作業の作業精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気式レバー装置の一実施形態を示す説明図で、（ａ）図は断面部分を含む正面図、（ｂ）図は（ａ）図の左方向から見た断面部分を含む側面図である。
【図２】図１に示した一実施形態の要部拡大図である。
【図３】図２に示す要部の別の例を示す図である。
【図４】図１に示す一実施形態、図３に示す別の例、及び従来技術のそれぞれにおけるレバー揺動角と、ポテンショメータに接続される回動アームの揺動角であるセンサ揺動角との関係を示す特性図である。
【図５】従来の電気式レバー装置の説明図で、（ａ）図は断面部分を含む正面図、（ｂ）図は（ａ）図の左方向から見た断面部分を含む側面図である。
【図６】図５に示した従来技術の要部拡大図である。
【図７】図６に示す要部の別の例を示す図である。
【図８】図５に示した従来技術におけるレバー揺動角と、ポテンショメータに接続される回動アームの揺動角であるセンサ揺動角との関係を示す特性図である。
【図９】図７に示す要部の別の例におけるレバー揺動角と、センサ揺動角との関係を示す特性図である。
【図１０】従来から要望されているレバー揺動角に対するポテンショメータの出力電圧特性の別の例を示す特性図である。
【符号の説明】
１ハウジング
２本体
３操作レバー
４ユニバーサルジョイント
５カム
６第１ジンバル
７第２ジンバル
８回転軸
９回転軸
１０回転中心
１１ブラケット
１２回転軸
１３第１ポテンショメータ（回転式ポテンショメータ）
１４回転軸
１５第２ポテンショメータ（回転式ポテンショメータ）
１６延長アーム
１７回動アーム
１８延長アーム
１９回動アーム
２０Ｕ字状溝
２１突起
２２プッシュロッド
２３ばね
２４第１直線面
２５第２直線面
２６Ｕ字状溝
２７突起
２８第１直線面
２９第２直線面
３０Ｕ字状溝
３１突起
３２第１直線面
３３第２直線面
Ａ特性線
Ｂ特性線
Ｃ特性線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric lever device having a rotary potentiometer that is provided in a construction machine such as a hydraulic excavator and outputs an electric signal corresponding to a swing operation of an operation lever.
[0002]
[Prior art]
5A and 5B are explanatory views of a conventional electric lever device, in which FIG. 5A is a front view including a cross-sectional portion, FIG. 5B is a side view including a cross-sectional portion viewed from the left direction in FIG. These are the principal part enlarged views of the prior art shown in FIG.
[0003]
The prior art shown in FIG. 5 is an electric lever device provided in a construction machine, for example, a hydraulic excavator. A main body 2 is provided in a housing 1 forming an outer shell, and an operation lever 3 swingable above the main body 2 is provided. Is provided. The lower end of the operation lever 3 is connected to the universal joint 4. The lower end of the operation lever 3 is provided with a first gimbal 6 and a second gimbal 7 which are arranged in a so-called XY direction in a horizontal plane and can swing integrally with the operation lever 3. 5 is provided.
[0004]
The rotation axes 8 and 9 of the first gimbal 6 and the second gimbal 7 are set so as to be at the same height as the rotation center 10 of the universal joint 4.
[0005]
A bracket 11 is provided at the lower portion of the main body 2, and a rotary potentiometer that outputs an electrical signal corresponding to the swing of the first gimbal 6 by the swing operation of the operation lever 3, that is, the first potentiometer 13 is provided in the bracket 11. And a rotary potentiometer that outputs an electrical signal corresponding to the swing of the second gimbal 7 by the swing operation of the operation lever 3, that is, a second potentiometer 15 is provided.
[0006]
The above-described rotating shaft 8 of the first gimbal 6 and rotating shaft 9 of the second gimbal 7 are integrally provided with extension arms 16 and 18 respectively extending toward the first potentiometer 13 and the second potentiometer 15. It has been. Further, the rotating shafts 17 and 19 extending toward the corresponding ones of the extension arms 16 and 18 are integrally formed on the rotating shaft 12 of the first potentiometer 13 and the rotating shaft 14 of the second potentiometer 15, respectively. Is provided.
[0007]
A plurality of push rods 22 and springs 23 that hold these push rods 22 are provided at the lower end of the cam 5 described above.
[0008]
The extension arm 16 and the rotation arm 17, and the extension arm 18 and the rotation arm 19 are respectively connected through a combination of a U-shaped groove and a protrusion that is relatively movable in the U-shaped groove. Yes. For example, the extension arm 16 and the rotation arm 17 are connected via a combination of a U-shaped groove 40 provided at the lower end of the extension arm 16 and a protrusion 41 provided at the upper end of the rotation arm 17. Yes. As shown in FIG. 6, each of the U-shaped grooves 40 is formed by a straight surface 42 so that the entire two edges facing each other with the protrusion 41 interposed therebetween are formed. As the extension arm 16 swings, the protrusion 41 relatively slides in the U-shaped groove 40, so that the rotation arm 17 provided integrally with the protrusion 41 rotates. The connection between the extension arm 18 and the rotating arm 19 is the same as described above.
[0009]
In this prior art, for example, when the operation lever 3 is swung in the direction along the paper surface in FIG. 5A, the first gimbal 6, the rotating shaft 8 and the extension arm 16 are in the direction along the paper surface in FIG. By swinging integrally and the protrusion 41 relatively sliding in the U-shaped groove 40 of the extension arm 16, the rotating arm 17 and the rotating shaft 12 are integrally rotated. An electric signal corresponding to the operation amount of the lever 3 is output from the first potentiometer 13.
[0010]
Similarly, when the operation lever 3 is swung in a direction orthogonal to the paper surface in FIG. 5A, the second gimbal 7, the rotating shaft 9 and the extension arm 18 are integrated in a direction orthogonal to the paper surface in FIG. Accordingly, the rotation arm 19 and the rotation shaft 14 are integrally rotated in response to this, and an electric signal corresponding to the operation amount of the operation lever 3 is output from the second potentiometer 15.
[0011]
When the operation lever 3 is operated in a direction different from the above, an electric signal is output from each of the first potentiometer 13 and the second potentiometer 15.
[0012]
In this way, the operation direction and the operation amount of the operation lever 3 are obtained by the calculation performed based on the electric signals output from the first potentiometer 13 and the second potentiometer 15.
[0013]
The corresponding directional control valve (not shown) is switched according to the operation direction and the operation amount, and the pressure oil discharged from the hydraulic pump (not shown) is supplied to the corresponding hydraulic actuator (not shown) via the directional control valve. This hydraulic actuator is activated. By the operation of the hydraulic actuator, a work machine including, for example, a boom and an arm is driven to perform a desired work.
[0014]
FIG. 8 shows the amount of operation of the operating lever 3 in the prior art, that is, the lever swing angle, and the sensor swing which is the swing angle of the rotary arms 17 and 19 connected to the first and second potentiometers 13 and 15. It is a characteristic view which shows the relationship with a corner | angular.
[0015]
As shown in FIG. 8, the linearity is maintained substantially until the lever swing angle is about 15 °, and the lever swing angle and the sensor swing angle are approximately proportional to each other. The slope gradually increases and its linearity is lost.
[0016]
FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the main part illustrated in FIG. 6. Conventionally, a combination of a U-shaped groove and a projection as shown in FIG. 7 has also been proposed.
[0017]
7 shows, for example, a U-shaped groove 43 provided at the upper end of a rotating arm 17 provided integrally with the rotary shaft 12 of the first potentiometer 13 and an extension arm 16 provided integrally with the first gimbal 6. A projection 44 is provided at the lower end of the projection. As shown in FIG. 7, the U-shaped groove 43 is formed by a straight surface 45 in the entirety of each of the two edges facing each other so as to sandwich the protrusion 44. As the extension arm 16 swings, the protrusion 44 relatively slides in the U-shaped groove 3 so that the rotating arm 17 provided with the U-shaped groove 43 rotates. Yes. As described above, an electric signal is output from the first potentiometer 13 by the rotation of the rotating arm 17.
[0018]
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the lever swing angle configured as shown in FIG. 7 and the sensor swing angle.
[0019]
As shown in FIG. 9, the linearity is almost maintained in the range of the lever swing angle up to about 15 °, and the lever operation amount and the sensor swing angle are approximately proportional to each other. The inclination gradually decreases, and the linearity is lost.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, as illustrated in FIGS. 8 and 9, along with the combination of the U-shaped grooves 40 and 43, the protrusions 41 and 44, etc. that connect the extension arms 16 and 18 and the rotating arms 17 and 19, When the operation angle of the operation lever 3, that is, the lever swing angle is increased, the linearity of the sensor swing angle with respect to the lever swing angle cannot be obtained. Therefore, even when the lever swing angle is large, the operation feeling is deteriorated in an operation where it is desired to ensure the linearity of the sensor swing angle corresponding to the lever swing angle.
[0021]
In the above-described prior art, since the relationship between the sensor swing angle and the lever swing angle is a single straight line that approximates a straight line, the hydraulic actuator operated by the conventional electric lever device is operated. In some cases, it is difficult to obtain an operation feeling suitable for various operations to be performed.
[0022]
For example, as shown by the characteristic line F in FIG. 10A and the characteristic line G in FIG. 10B, in consideration of fine operation, in the region where the operation angle of the operation lever 3, that is, the lever swing angle is small. The above-described prior art cannot meet the demand for a work that is preferably set to a straight line having a small inclination and set to a straight line or a curved line having a large inclination in a large region of a predetermined angle or more.
[0023]
In the prior art, there is a concern that the work accuracy of various operations performed through the operation of the electric lever device may be reduced due to the problems related to the operation feeling as described above.
[0024]
The present invention has been made from the above-described prior art, and an object of the present invention is to provide an electric lever device capable of ensuring an operational feeling suitable for various operations.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an operation lever, a rotary potentiometer that outputs an electric signal corresponding to the swing operation of the operation lever, and swings integrally with the operation lever. An extension arm extending toward the potentiometer, a rotation arm that rotates integrally with the rotation shaft of the rotary potentiometer, and extends toward the extension arm, and the extension arm; In the electric lever device that connects the pivot arm via a combination of a U-shaped groove and a protrusion that is relatively movable in the U-shaped groove, the U-shape that the protrusion is in sliding contact with. The groove edge is set to at least one of a convex edge and a concave edge.
[0026]
In the present invention configured as described above, when the operating lever is operated to swing, the extension arm swings integrally, and the rotating arm rotates via the combination of the U-shaped groove and the protrusion, so that the rotary potentiometer Outputs an electrical signal corresponding to the amount of operation of the control lever.
[0027]
Here, when the work performed through the operation of the electric lever device is a work in which it is desirable that the characteristic of the electric signal output from the rotary potentiometer is, for example, a predetermined straight line, the work is grasped empirically. By setting the edge of the U-shaped groove corresponding to the lever swing angle at which the linearity is impaired to at least one of the convex edge and the concave edge in advance, the predetermined straight line described above is obtained. The characteristics can be almost matched. Thereby, the linearity of the characteristic of the electric signal output from the rotary potentiometer can be ensured over a wide range of swing angles, and an operation feeling suitable for the corresponding work can be ensured.
[0028]
In addition, the work performed through the operation of the electric lever device is a straight line having a predetermined inclination in the region where the electric signal output from the rotary potentiometer has a small amount of operation of the operation lever, for example. In the case where it is desirable that a straight line with a large slope or a curved line is desirable in a region where the amount is larger than a predetermined amount, the edge of the U-shaped groove is formed in advance so as to correspond to the change in the slope of the straight line. By using at least one of the part and the concave edge part, it is possible to obtain a characteristic that is appropriately changed from a single straight line, and it is possible to secure an operation feeling suitable for the corresponding work.
[0029]
When obtaining suitable characteristics for the corresponding work, set the edge of the U-shaped groove as a convex edge, a concave edge, or a combination of a convex edge and a concave edge. It depends on whether the U-shaped groove is provided on the extension arm or the rotating arm. Moreover, it depends on the shape of the above-mentioned characteristic.
[0030]
In any case, according to the present invention, by setting the edge of the U-shaped groove to at least one of the convex edge and the concave edge according to various operations, it is suitable for the corresponding operation. Can ensure a comfortable operation feeling.
[0031]
The edge of the U-shaped groove described above is composed of a convex edge including a first straight surface and a second straight surface inclined with respect to the first straight surface, or a concave edge. It may also be a curved surface.
[0032]
Further, the U-shaped groove described above may be provided on the extension arm and the protrusion may be provided on the rotation arm. Conversely, the U-shaped groove may be provided on the rotation arm and the protrusion may be provided on the extension arm.
[0033]
The present invention is conveniently provided in a construction machine as an operation device for a directional control valve for switching various hydraulic actuators.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an electric lever device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0035]
1A and 1B are explanatory views showing an embodiment of an electric lever device of the present invention. FIG. 1A is a front view including a cross-sectional portion, and FIG. 1B is a cross-sectional portion viewed from the left side of FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the embodiment shown in FIG.
[0036]
1 and 2 are the same as those shown in FIGS. 5 and 6 described above.
[0037]
1 and 2, the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is also provided in a construction machine, for example, a hydraulic excavator, and includes a main body 2 in a housing 1 that forms an outer shell. A movable operating lever 3 is provided. The lower end of the operation lever 3 is connected to the universal joint 4. Further, at the lower end of the operation lever 3, there are provided a first gimbal 6 and a second gimbal 7 which are arranged in a so-called XY direction in a horizontal plane and can swing integrally with the operation lever 3, respectively. A cam 5 is provided.
[0038]
The rotation axes 8 and 9 of the first gimbal 6 and the second gimbal 7 are set at the same height as the rotation center 10 of the universal joint 4.
[0039]
A bracket 11 is provided at the lower part of the main body 2, and a rotary potentiometer that outputs an electrical signal corresponding to the swing of the first gimbal 6 by the swing operation of the operation lever 3, that is, the first potentiometer. 13 and a rotary potentiometer that outputs an electric signal corresponding to the swing of the second gimbal 7 by the swing operation of the operation lever 3, that is, a second potentiometer 15 is provided.
[0040]
Extending arms 16 and 18 extending toward the first potentiometer 13 and the second potentiometer 15 are integrally provided on the rotary shaft 8 of the first gimbal 6 and the rotary shaft 9 of the second gimbal 7, respectively. Yes. Further, the rotary shafts 12 and 19 of the first potentiometer 13 and the rotary shaft 14 of the second potentiometer 15 are integrally provided with rotary arms 17 and 19 extending toward the corresponding ones of the extension arms 16 and 18, respectively. It is provided.
[0041]
The lower end of the cam 5 is provided with a plurality of push rods 22 and a spring 23 that holds these push rods 22.
[0042]
The configuration described above is the same as that shown in FIGS. This embodiment is characterized by a U-shaped groove of a combination of a U-shaped groove and a protrusion that connects corresponding ones of the extension arms 16 and 18 and the rotating arms 17 and 19.
[0043]
That is, the edge of the U-shaped groove with which the protrusion is in sliding contact is set to at least one of the convex edge and the concave edge. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, a U-shaped groove 20 is provided at the lower end of the extension arm 16 connected to the rotary shaft 8 of the first gimbal 6, and the rotary connected to the rotary shaft 12 of the first potentiometer 13. The projections 21 are provided on the arm 17, and the edge of the U-shaped groove 20 is inclined with respect to the pair of first straight surfaces 24 formed substantially parallel to the first straight surfaces 24 and downward. A convex edge portion including a pair of second straight surfaces 25 to be opened is used.
[0044]
The connecting portion between the extension arm 18 connected to the rotating shaft 9 of the second gimbal 7 and the rotating arm 19 connected to the rotating shaft 14 of the first potentiometer 15 is also set in the same manner as described above, for example. That is, a U-shaped groove is provided at the lower end of the extension arm 18, and a protrusion is provided on the rotating arm 19. Further, the U-shaped edge portion is constituted by a convex edge portion including a first straight surface and a second straight surface inclined with respect to the first straight surface.
[0045]
In one embodiment configured as described above, for example, when the operation lever 3 is swung in a direction along the paper surface in FIG. 1A, the first gimbal 6, the rotating shaft 8, and the extension arm 16 are provided. (A) It swings integrally in the direction along the drawing sheet surface, and the first straight surface 24 and the second straight surface 25 in the U-shaped groove 20 of the extension arm 16 according to the operation amount of the operation lever 3. The protrusion 21 moves relatively while contacting. Thereby, the rotation arm 17 and the rotating shaft 12 rotate integrally. That is, an electrical signal corresponding to the operation amount of the operation lever 3 is output from the first potentiometer 13.
[0046]
Similarly, when the operation lever 3 is swung in a direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1A, the second gimbal 7, the rotation shaft 9 and the extension arm 18 are orthogonal to the paper surface in FIG. The rotating arm 19 and the rotating shaft 14 are integrally rotated in accordance with this, and an electric signal corresponding to the operation amount of the operating lever 3 is output from the second potentiometer 15. Is done.
[0047]
When the operation lever 3 is operated in a direction different from the above, an electric signal is output from each of the first potentiometer 13 and the second potentiometer 15.
[0048]
In this way, the operation direction and the operation amount of the operation lever 3 are obtained by the calculation performed based on the electric signals output from the first potentiometer 13 and the second potentiometer 15.
[0049]
A corresponding directional control valve (not shown) is switched in accordance with the operation direction and the operation amount, and the hydraulic oil discharged from a hydraulic pump (not shown) corresponds to a corresponding hydraulic actuator (not shown) via the directional control valve, for example, The boom cylinder and the arm cylinder are operated by being supplied to the boom cylinder and the arm cylinder.
[0050]
By operating these boom cylinders, arm cylinders, and the like, the front work machine including the booms, arms, and the like is driven to perform a desired work.
[0051]
FIG. 4 shows the lever swing angle and the first and second potentiometers 13 and 15 in this embodiment, another example shown in FIG. 3 to be described later, and the prior art shown in FIGS. It is a characteristic view which shows the relationship with the sensor rocking | fluctuation angle which is the rocking | fluctuation angle of the made rotation arms 17 and 19. FIG.
[0052]
D in FIG. 4 is a characteristic line of the prior art shown in FIGS. 5 and 6 and corresponds to that shown in FIG. A of FIG. 4 is a characteristic line of the embodiment shown in FIGS.
[0053]
In the present embodiment, the edge of the U-shaped groove 20 of the extension arm 16 has a pair of first straight surfaces 24 formed substantially in parallel with each other, and a pair of second straight lines that are connected to this and open downward. Since the first straight surface 24 and the second straight surface 25 form a convex edge, the lever swing angle is about 0 ° to 10 °. The linearity of the sensor swing angle with respect to the lever swing angle in the small operation region can be secured, and the above-described linearity in the large operation region of about 10 ° to 22 ° can be secured. That is, the relationship between the lever swing angle and the sensor swing angle can be made substantially proportional over the entire operation region from 0 ° to 22 °.
[0054]
As described above, in this embodiment, when the operation lever 3 is swung, the extension arms 16 and 18 are swung integrally, and the rotating arm is connected via the combination of the U-shaped groove 20 and the protrusion 21. 17 and 19 rotate, and an electrical signal corresponding to the operation amount of the operation lever 3 is output from the first potentiometer 13 and the second potentiometer 15.
[0055]
The characteristic of the electric signal output at this time is a straight line as shown by the characteristic line A in FIG. 4, and the relationship between the lever swing angle and the sensor swing angle is proportional to the wide operation amount range of the control lever 3. An operation feeling suitable for the work to be performed can be secured. Thereby, the work accuracy of the corresponding work can be improved.
[0056]
FIG. 3 is a diagram showing another example of the main part shown in FIG.
[0057]
In FIG. 3A, for example, a U-shaped groove 26 is provided in the rotary arm 17 connected to the rotary shaft 12 of the first potentiometer 13, and the extension arm 16 connected to the rotary shaft 8 of the first gimbal 6 is shown. A protrusion 27 is provided at the lower end of the U-shaped groove 26, and the edge of the U-shaped groove 26 is inclined with respect to the pair of first straight surfaces 28 formed substantially parallel to the first straight surfaces 28, and upwards. A convex edge portion including a pair of second straight surfaces 29 to be opened is used.
[0058]
In the configuration as shown in FIG. 3 (a), as shown by the characteristic line B in FIG. 4, linearity is substantially maintained in a small operation region where the lever operating angle is about 0 ° to 10 °. The rocking angle and the sensor rocking angle are approximately proportional to each other, but in a larger operation region, the inclination changes to be smaller than before. Therefore, it is possible to secure an operation feeling suitable for the work for obtaining such characteristics, and to improve the work accuracy of the work.
[0059]
3B, for example, a U-shaped groove 30 is provided at the lower end of the extension arm 16, a protrusion 31 is provided on the rotating arm 17, and the edge of the U-shaped groove 30 is substantially parallel. A pair of first linear surfaces 32 to be formed and a pair of concave edges including a pair of second linear surfaces 33 that are inclined with respect to the first linear surfaces 32 and closed downward. is there.
[0060]
In the configuration as shown in FIG. 3B, the linearity is substantially maintained in the range of the lever swing angle from 0 ° to 10 ° as shown by the characteristic line C in FIG. The lever swing angle and the sensor swing angle are approximately proportional to each other. However, when the lever swing angle is larger than that, the tilt is changed so as to be larger than before. Therefore, it is possible to secure an operation feeling suitable for the work for obtaining such characteristics, and to improve the work accuracy of the work.
[0061]
In the above description, the edge of the U-shaped groove 20 is formed as a convex edge composed of the continuous linear surfaces 24 and 25, and the edge of the U-shaped groove 26 is connected to the linear surface 28. , 29, and the edge of the U-shaped groove 30 is formed as a concave edge consisting of the linear surfaces 32, 33 provided in series, these convex edges, The concave edge may be formed in a curved surface instead of a combination of straight surfaces.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to ensure an operational feeling suitable for various operations, and it is possible to improve the operation accuracy of various operations as compared with the conventional case.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are explanatory views showing an embodiment of an electric lever device of the present invention, in which FIG. 1A is a front view including a cross-sectional portion, and FIG. 1B is a cross-sectional portion viewed from the left side of FIG. FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing another example of the main part shown in FIG. 2;
4 is a lever swing angle and a sensor swing angle that is a swing angle of a rotating arm connected to a potentiometer in each of the embodiment shown in FIG. 1, another example shown in FIG. 3, and the prior art. It is a characteristic view which shows the relationship.
5A and 5B are explanatory views of a conventional electric lever device, in which FIG. 5A is a front view including a cross-sectional portion, and FIG. 5B is a side view including a cross-sectional portion viewed from the left direction of FIG. .
6 is an enlarged view of a main part of the prior art shown in FIG.
7 is a diagram showing another example of the main part shown in FIG.
8 is a characteristic diagram showing a relationship between a lever swing angle in the prior art shown in FIG. 5 and a sensor swing angle that is a swing angle of a rotating arm connected to a potentiometer. FIG.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a lever swing angle and a sensor swing angle in another example of the main part shown in FIG.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing another example of an output voltage characteristic of a potentiometer with respect to a lever swing angle that has been conventionally desired.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Main body 3 Operation lever 4 Universal joint 5 Cam 6 1st gimbal 7 2nd gimbal 8 Rotating shaft 9 Rotating shaft 10 Rotating center 11 Bracket 12 Rotating shaft 13 1st potentiometer (rotating potentiometer)
14 Rotating shaft 15 Second potentiometer (Rotary potentiometer)
16 Extension arm 17 Rotation arm 18 Extension arm 19 Rotation arm 20 U-shaped groove 21 Projection 22 Push rod 23 Spring 24 First linear surface 25 Second linear surface 26 U-shaped groove 27 Protrusion 28 First linear surface 29 First 2 straight surface 30 U-shaped groove 31 protrusion 32 first straight surface 33 second straight surface A characteristic line B characteristic line C characteristic line

Claims

An operating lever, a rotary potentiometer that outputs an electrical signal corresponding to the swing operation of the operating lever, an extension arm that swings integrally with the operating lever and extends toward the rotary potentiometer, A rotation arm that rotates integrally with the rotation shaft of the rotary potentiometer and extends toward the extension arm;
In the electric lever device that connects the extension arm and the pivot arm through a combination of a U-shaped groove and a protrusion that is relatively movable in the U-shaped groove,
An electric lever device characterized in that an edge of the U-shaped groove with which the protrusion is in sliding contact is set to at least one of a convex edge and a concave edge.

2. The electricity according to claim 1, wherein the edge of the U-shaped groove comprises a convex edge including a first straight surface and a second straight surface inclined with respect to the first straight surface. Lever device.

2. The electric type according to claim 1, wherein the edge of the U-shaped groove comprises a concave edge including a first straight surface and a second straight surface inclined with respect to the first straight surface. Lever device.

2. The electric lever device according to claim 1, wherein an edge of the U-shaped groove is a curved surface.

The electric lever device according to any one of claims 1 to 4, wherein the U-shaped groove is provided in the extension arm, and the protrusion is provided in the rotating arm.

The electric lever device according to any one of claims 1 to 4, wherein the U-shaped groove is provided in the rotating arm, and the protrusion is provided in the extension arm.

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