JP4113068B2 - 作業機のブーム角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックホー等の作業機のブーム角度検出装置に関するものである。

従来、走行体と、この走行体上に上下方向の軸心回りに旋回自在に搭載された旋回体と、この旋回体に設けた支持ブラケットに基部が枢支連結されたブームと、このブームの先端側に枢支連結されたアームと、このアームの先端側にスクイ・ダンプ動作自在に設けられたバケットと、このバケットの背面側に設けられたフックとを備え、掘削作業とクレーン作業とが行えるようにしたクレーン機能付きの掘削作業機がある。
このクレーン機能が付いた掘削作業機にあっては、フックの吊り位置（フックの作業半径）をもとめて、該吊り位置における吊り荷重をコントローラで演算し、この吊り荷重を定格荷重と比較し、吊り荷重が定格荷重を超える場合には、ブザー、ランプ等の報知手段によって過負荷を運転者等に警告する過負荷防止装置が備えられている。

フックの吊り位置は、アームの角度を検出する角度センサ及びブームの角度を検出する角度センサからの信号に基づいてコントローラによって演算する。
ブームの角度を検出する角度センサはブームの基部に取り付けられ、ブームの基部を枢支連結する支持ブラケットには、ステーが設けられ、このステーと、角度センサとがリンク等の連動部材によって連動連結されている。
特開２００２−２５５４８５号公報（第２図）

前記従来のブームの角度を検出する角度センサはブームの基部に取り付けられており、旋回体の支持ブラケットに設けられたステーと角度センサの検出部とが連動部材によって連動連結されているので、連動部材が長く、また、ブームやブームを揺動動作させるブームシリンダから離れており、連動部材を破損させる惧れが大きい。
特に、旋回体の前部にスイングブラケット（前記支持ブラケットに相当）を上下方向の軸心回りに揺動自在に設け、このスイングブラケットにブームの基部を枢支連結させるようにしたタイプの作業機にあっては、前記リンクを破損させる惧れが大きい。

また、前記スイングブラケットにブームの基部を枢支連結する支軸の側方に角度センサを配置し、角度センサの検出部をブームに連動連結したものにあっては、角度センサの左右方向の突出量が大であり、その分スイングブラケットのスイング量を小さくする必要があると共に、破損の惧れが大きい。
また、前記スイングブラケットとブームとの間にブーム作動用のブームシリンダを介装し、このブームシリンダのシリンダ本体のボトム側を左右方向の枢軸を介してスイングブラケットに枢支連結し、このシリンダ本体を枢支連結する枢軸の側方に角度センサを配置し、角度センサの検出部をシリンダ本体に連動連結したものにあっては、吊り荷を旋回体に近接させるように移動させたときに、吊り荷がゆれて角度センサにあたって該角度センサを破損させる惧れがある。

そこで、本発明は前記問題点に鑑みて、角度センサ、連動部材の破損防止等を企図した作業機のブーム角度検出装置を提供することを目的とする。

本発明が前記課題を解決するために講じた技術的手段は、走行体上に旋回自在に搭載された旋回台の前部に、スイングブラケットが上下方向の軸心回りに揺動自在に設けられ、このスイングブラケットのブーム取付部にブームの被取付部が左右方向の支軸を介して回動自在に枢支連結された作業機において、
スイングブラケットの左右一側面の、ブーム取付部から外れた位置にブームの角度を検出する角度センサが取り付けられ、この角度センサの検出部が連動部材を介してブームの被取付部に連動連結され、前記スイングブラケットは旋回台に左右方向一側にオフセットして設けられ、このオフセットした側の、スイングブラケット側面に角度センサを設けていることを特徴とする。

また、スイングブラケットの上部にブームの被取付部を枢支連結するブーム取付部を設け、ブームの前記被取付部はブーム取付部を挟むようにして取り付けられる二股状に形成され、スイングブラケットの左右一側面の下部にスイングブラケットを揺動動作させるスイングシリンダを連結するスイングシリンダ取付部を設け、このスイングシリンダ取付部の上方で且つブームの被取付部の下方に角度センサを配置するのがよい。
また、スイングブラケットの側面に、角度センサを取り付けるためのブラケットが取り付けられると共に、ブームの被取付部に、連動部材を連結するためのブラケットが取り付けられ、このブラケットを取り付ける取付部材に油圧ホースを支持するクランプ部材が取り付け可能とされているのがよい。

本発明によれば、スイングブラケットの左右一側面の、ブーム取付部から外れた位置にブームの角度を検出する角度センサを取り付け、この角度センサの検出部を連動部材を介してブームの被取付部に連動連結することにより、角度センサ及び連動部材は、スイングブラケットの側面に位置しており、破損の惧れは少ないと共に、角度センサの、スイングブラケット側面からの左右方向の突出量が小さく、角度センサをスイングブラケット側面に設けた場合の、スイングブラケットのスイング量の減少が防止される。
また、スイングブラケットを旋回台に左右方向一側にオフセットして設けられている作業機にあっては、側溝堀をする際に、スイングブラケットをオフセットした側とは反対側に大きくスイングさせるので、このオフセットした側とは反対側の、スイングブラケット側面に角度センサを取り付けると、スイングブラケットをオフセットした側とは反対側に大きくスイングさせたときに、角度センサが旋回体側に接触して破損する惧れが大きいが、オフセットした側の、スイングブラケット側面に角度センサを設けることにより、角度センサの破損の惧れを少なくすることができる。

また、スイングブラケットの上部にブームの被取付部を枢支連結するブーム取付部を設け、ブームの前記被取付部がブーム取付部を挟むようにして取り付けられる二股状に形成され、スイングブラケットの左右一側面の下部にスイングブラケットを揺動動作させるスイングシリンダを連結するスイングシリンダ取付部を設け、このスイングシリンダ取付部の上方で且つブームの被取付部の下方に角度センサを配置することにより、角度センサの破損をさらに防止することができる。
また、スイングブラケットの側面に、角度センサを取り付けるためのブラケットが取り付けられると共に、ブームの被取付部に、連動部材を連結するためのブラケットを取り付け、このブラケットを取り付ける取付部材に油圧ホースを支持するクランプ部材を取り付け可能とすることにより、前記ブラケットとクランプ部材とを１カ所に取り付けることができる。

図２及び図３において、１は作業機として例示するクレーン機能付きのバックホーであり、このバックホー１は、下部の走行体２と、この走行体２上に上下方向の旋回軸心回りに旋回自在（回動自在）に搭載された上部の旋回体３と、この旋回体３に支持された作業装置（アタッチメント）４とを有する。
走行体２は、クローラ式走行装置によって構成され、前部にドーザ１７を備えている。
旋回体３は、走行体２のフレームに旋回ベアリングを介して旋回自在に支持された旋回台５と、この旋回台５上の前後方向中途部の左側寄りに配置された運転席６と、旋回台５に搭載されたエンジン、ラジエータ、燃料タンク、作動油タンク等の各種機器を覆うボンネット７と、運転室を形成するキャビン８とを有する。

旋回台５の前部には、上下一対の支持ブラケット９が前方突出状で且つ旋回台５の左右方向中央部から右側（左右一側）にオフセットされて設けられ、この支持ブラケット９にスイングブラケット１０の後部側が上下方向の軸心を有する支軸１１を介して左右揺動自在に支持されている（したがって、スイングブラケット１０も旋回台５の左右方向中央部から右側にオフセットされて設けられている）。
このスイングブラケット１０の上部にはブーム取付部１２が設けられ、前部の上下方向中途部にはブームシリンダ取付部１３が設けられ、右側（スイングブラケット１０がオフセットされた側）の下部には、スイングシリンダ取付部１４が設けられている。

一方、旋回台５内の右側には、スイングシリンダ１５が配置され、このスイングシリンダ１５のシリンダ本体のボトム側端部は、旋回台５に上下方向の軸心回りに回動自在に枢支連結され、ピストンロッドの先端側はスイングブラケット１０のスイングシリンダ取付部１４に、上下方向の支軸１６を介して回動自在に枢支連結されていて、このスイングシリンダ１５のピストンロッドを出退させることにより、スイングブラケット１０が左右に揺動動作される。
作業装置４は、ブーム１８と、このブーム１８の先端側に左右方向の軸心回りに回動自在に枢支連結されたアーム１９と、このアーム１９の先端側に左右方向の軸心回りに回動自在に枢支連結されたバケット２０と、このバケット２０の背面側に設けられたフック（吊り具）２２とを有し、バケット２０による掘削作業とフック２２によるクレーン作業とが行えるようになっている。

ブーム１８の基部には、左右方向に間隔をおいて対向配置された左右一対の被取付壁２３ａを有する二股状の被取付部２３が設けられ、この被取付部２３は、左右の被取付壁２３ａでスイングブラケット１０のブーム取付部１２を左右から挟み込むようにして配置され、これら左右の被取付壁２３ａ及びブーム取付部１２を貫通する左右方向の支軸２４を介して、スイングブラケット１０のブーム取付部１２に、ブーム１８基部の被取付部２３が左右方向の軸心回りに回動自在に枢支連結されていて、ブーム１８が上下に揺動自在とされている。

ブーム１８、アーム１９、バケット２０は、それぞれ油圧シリンダからなるブームシリンダ２５、アームシリンダ２６、バケットシリンダ２７によって揺動動作される。
ブームシリンダ２５は、ブーム１８の下側で且つブーム１８の下部側に沿って配置されており、シリンダ本体のボトム側端部がスイングブラケット１０のブームシリンダ取付部１３に左右方向の枢軸２９を介して軸心回りに回動自在に枢支連結されており、ピストンロッドの先端側がブーム１８の長手方向中途部に左右方向の枢軸３０を介して軸心回りに回動自在に枢支連結されていて、ピストンロッドを伸縮させることにより、ブーム１８が支軸２４回りに揺動動作する。

アームシリンダ２６は、ブーム１８の上側で且つブーム１８の上部側に沿って配置されており、シリンダ本体のボトム側端部がブーム１８の長手方向中途部に左右方向の軸心回りに回動自在に枢支連結されており、ピストンロッドの先端側がアーム１９の基部側に左右方向の軸心回りに回動自在に枢支連結されていて、ピストンロッドを伸縮させることにより、アーム１９が揺動動作する。
バケットシリンダ２７は、アーム１９の前側に該アーム１９に沿って配置され、シリンダ本体のボトム側端部がアーム１９の基部側に左右方向の軸心回りに回動自在枢支連結され、ピストンロッドの先端側がリンクを介してアーム１９先端側及びバケット２０背面側に連結されており、ピストンロッドを伸縮させることにより、バケット２０が揺動動作（スクイ・ダンプ動作）する。

フック２２は、バケット２０の背面側に枢支連結されており、格納姿勢と使用姿勢とに姿勢変更自在とされている。
なお、このバックホー１には、バケット２０の代わりに取り付けられる油圧機器を作動させることができるようにすべく、アーム１９に油圧取出部（サービスポート）が設けられている。
このバックホー１には、フック２２の吊り位置を検出するために、アーム１９の角度を検出する角度センサ（アーム角度センサ）３１と、ブーム１８の角度を検出する角度センサ（ブーム角度センサ）３２とを備えている。

ブーム角度センサ３２は、図１、図４〜図６に示すように、スイングブラケット１０の右側面（スイングブラケット１０がオフセットされた側の側面）に、側面視で、スイングブラケット１０の輪郭内に（輪郭からはみ出ないようにして）取り付けられている。
また、ブーム角度センサ３２は、スイングブラケット１０の右側面の上下方向中途部に配置されていて、ブーム取付部１２から外れた位置に設けられており、スイングブラケット１０の側面から左右方向に大きく突出しないように考慮されている。
また、ブーム角度センサ３２は、スイングブラケット１０のスイングシリンダ取付部１４と、ブーム１８の被取付部２３との間の凹んだ空間に配置されていて、何かのものが衝当することによる破損の防止が図られている。

このブーム角度センサ３２は、図８に示すように、センサケース３３と、このセンサケース３３内に収納されたポテンショメータ３４と、センサケース３３に左右方向の軸心廻りに回動自在に取り付けられた回動部材３５と、この回動部材３５に回動軸心に直交する方向で且つ後方側に突出状とされて固定されたアーム３６とを有する。
ポテンショメータ３４は回転型のものが採用され、このポテンショメータ３４の入力軸３４ａは、左右方向外方に突出状とされていて、前記回動部材３５と一体回動する。
一方、スイングブラケット１０の左右両側の、ブーム角度センサ３２よりも下方側には、油圧ホース３７取り付け用のクランプ部材３８を取り付けるための取付座３９が設けられており、右側の取付座３９にブラケット４０が取り付けられ、このブラケット４０にブーム角度センサ３２のセンサケース３３が取付固定されている。

この油圧ホース３７は、アーム１８に設けられた油圧取出部に圧油を供給する又は油圧取出部から圧油を戻すための油圧ホース３７である。
また、ブーム１８の被取付部２３の左右両側にも、前記油圧ホース３７取り付け用のクランプ部材３８を取り付けるための取付座４１が設けられ、右側の取付座４１にブラケット４２が設けられ、このブラケット４２の連結部４２ａに、連動部材（リンク）４３の一端側が左右方向の軸心回りに回動自在に枢支連結され、この連動部材４３の他端側は、ブーム角度センサ３２のアーム３６の先端側に、左右方向の軸心回りに回動自在に枢支連結されている。

また、この連動部材４３は、長さ方向に伸縮自在とされている。
前記構成のものにあっては、ブーム１８が支軸２４回りに揺動すると、ブラケット４２及び連動部材４３を介して、ブーム角度センサ３２のアーム３６が押し引きされて回動部材３５がポテンショメータ３４の入力軸３４ａと一体回動し、これによる抵抗値の変化によって、ブーム１８の基本位置からの回動角度（揺動角度）が検出されるようになっている。
また、ブーム角度センサ３２を取り付けるブラケット４０には、円柱状のネジ座４４が左右方向外方（右方）に突出状に設けられ、このネジ座４４にブーム角度センサ３２及び連動部材４３の側方と、連動部材４３の後方側とを覆うカバー４５がボルトによって取り付けられている。

図７に示すように、ブーム１８の被取付部２３に設けられた取付座２３には、一対のネジ孔４６が形成され、この取付座２３にブラケット４２を取り付ける取付部材４７は、ブラケット４２を貫通して取付座２３のネジ孔４６に螺合されるネジ軸部４８と、ブラケット４２を座金４９を介して押さえる六角柱状の頭部５０とを有し、前記頭部５０には、ネジ孔５１が形成されている。
一方、クランプ部材３８は、油圧ホース３７を保持するゴム製の保持部材５２と、この保持部材５２を押さえる押え部材５３とをする。

保持部材５２には、油圧ホース３７を挿通する挿通孔５４が形成されていると共に、この挿通孔５４内面から保持部材５２の外面に亘るスリット５５が挿通孔５４の軸心方向に亘って形成されていて、スリット５５を開くことにより油圧ホース３７を挿通孔５４に挿通させることができるようになっている。
また、保持部材５３には、取付部材４７の頭部５０を挿通させるための挿通孔５９が形成されている。
押え部材５３には、ボルト挿通孔５６が形成され、このボルト挿通孔５６を挿通して前記取付部材４７のネジ孔５１に螺合されるボルト５７によってクランプ部材３８が取付部材４７に取り付けられるように構成されている。

これと同様の構成で、ブーム角度センサ３２を取り付けるブラケット４０及びクランプ部材３８が取り付けられている。
また、左側の取付座３９，４１及びクランプ部材３８も同様の構成である。
なお、クレーン仕様でない標準機のバックホーで且つサービスポート付きのバックホーにあっては、取付座３９，４１にクランプ部材３８が直接ボルトによって取り付けられ、また、クレーン仕様で且つサービスポートがないバックホーにあっては、図９に示すように、ブラケット４０，４２が通常のボルト５８で取り付けられる。

角度センサの取付部分の正面図である。 バックホーの全体側面図である。 バックホーの全体平面図である。 角度センサの取付部分の右側面図である。 角度センサの取付部分の正面図である。 角度センサの取付部分の平面図である。 油圧ホース断面図である。 角度センサの側面断面図である。 角度センサの取付部分の正面図である。

符号の説明

２ 走行体
５ 旋回台
１０ スイングブラケット
１２ ブーム取付部
１４ スイングシリンダ取付部
１５ スイングシリンダ
１８ ブーム
２３ 被取付部
２４ 支軸
３２ 角度センサ
３７ 油圧ホース
３８ クランプ部材
４０ ブラケット
４２ ブラケット
４３ 連動部材
４７ 取付部材

Claims (3)

1. 走行体（２）上に旋回自在に搭載された旋回台（５）の前部に、スイングブラケット（１０）が上下方向の軸心回りに揺動自在に設けられ、このスイングブラケット（１０）のブーム取付部（１２）にブーム（１８）の被取付部（２３）が左右方向の支軸（２４）を介して回動自在に枢支連結された作業機において、
   スイングブラケット（１０）の左右一側面の、ブーム取付部（１２）から外れた位置にブーム（１８）の角度を検出する角度センサ（３２）が取り付けられ、この角度センサ（３２）が連動部材（４３）を介してブーム（１８）の被取付部（２３）側に連動連結され、前記スイングブラケット（１０）は旋回台（５）に左右方向一側にオフセットして設けられ、このオフセットした側の、スイングブラケット（１０）側面に角度センサ（３２）が設けられていることを特徴とする作業機のブーム角度検出装置。
2. スイングブラケット（１０）の上部にブーム（１８）の被取付部（２３）を枢支連結するブーム取付部（１２）が設けられ、ブーム（１８）の前記被取付部（２３）はブーム取付部（１２）を挟むようにして取り付けられる二股状に形成され、スイングブラケット（１０）の左右一側面の下部にスイングブラケット（１０）を揺動動作させるスイングシリンダ（１５）を連結するスイングシリンダ取付部（１４）が設けられ、このスイングシリンダ取付部（１４）の上方で且つブーム（１８）の被取付部（２３）の下方に角度センサ（３２）が配置されていることを特徴とする請求項１記載の作業機のブーム角度検出装置。
3. スイングブラケット（１０）の側面に、角度センサ（３２）を取り付けるためのブラケット（４０）が取り付けられると共に、ブーム（１８）の被取付部（２３）に、連動部材（４３）を連結するためのブラケット（４２）が取り付けられ、これらブラケット（４０，４２）を取り付ける取付部材（４７）に油圧ホース（３７）を支持するクランプ部材（３８）が取り付け可能とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機のブーム角度検出装置。

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