JP5761148B2

JP5761148B2 - 建設機械の角度検出装置

Info

Publication number: JP5761148B2
Application number: JP2012212219A
Authority: JP
Inventors: 聡平垣内; 光夫中谷
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: EP2712967A1; CN103669442A; CN103669442B; EP2712967B1; JP2014066074A

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械において、相対回動する２つの部材のなす角度を検出する角度検出装置に関するものである。

従来より、例えば特許文献１のように、アーム角度検出装置を角度センサとリンク機構とで構成し、アームの支持板の内側に配置したものが知られている。このリンク機構は、アームシリンダのロッド先端に対しアームシリンダの回動と共に回動するよう取り付けられた角度伝達板と、角度センサの回転軸部に固定されたレバーと、角度伝達板により伝達されたアームシリンダの回動角をレバーに伝達する連結プレートとから構成され、角度伝達板は、ボス部と支持板との間に挟まれた本体部分と、角度センサ側に突出する舌状突起と、アームシリンダのロッド側に直角に曲げられた折り曲げ部とで構成され、折り曲げ部の２本の腕部でロッドを挟んでいる。

特開２００１−１１５４９９号公報

しかしながら、上記特許文献１の建設機械のアーム角度検出装置では、角度伝達板の本体部分は、ピンの外径に合わせた内径の穴を有し、肉厚が薄くされた方の内ボス内面とシリンダボス部外面との間に挟み込まれている。このため、アーム角度検出装置を設けない場合には、ボス内面とシリンダボス部外面との間の隙間をなくすために、本体部と同じ厚さのシムを設けなければならないという問題があった。しかも、内ボスが薄くなっているので、ピン外周の接触面積が減ってその面圧が高くなる。また、本体部と内ボス内面とがこすれて隙間が大きくなると、ガタが生じるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、支持板の内ボスの形状を変更することなく、精度よく角度検出可能にすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、固定プレートの貫通孔を内ボスの外径よりも大きくした。

具体的には、第１の発明では、
連結軸によって連結された第１部材及び第２部材が、一端が上記第１部材に第１連結ピンにより連結され、他端が上記第２部材に第２連結ピンにより連結された回動シリンダの伸縮運動により相対回動され、上記第１部材が上記回動シリンダの一端を挟む内ボスをそれぞれ有する一対の支持板を備えた建設機械における、上記第１部材と第２部材との間の角度を検出する建設機械の角度検出装置であって、
上記一対の支持板の一方に固定された角度センサと、
上記第１部材と第２部材との間の角度の変化を上記角度センサに伝えるリンク機構とを備え、
上記リンク機構は、
上記第１連結ピンを挿通する上記内ボスの外径よりも大きい貫通孔を有し、該貫通孔が該内ボス外周に対して回動可能に嵌められた状態で、外周から上記第１連結ピンの軸方向に延びる取付部が上記回動シリンダの一端外周に固定された固定プレートと、
上記角度センサの回転軸に固定されたレバーと、
一端が上記固定プレートに回動可能に連結され、他端が上記レバーに回動可能に連結された連結部材とを備えている。

上記の構成によると、回動シリンダが伸縮すると、この回動シリンダの一端外周に固定された固定プレートに対して第１部材が回動する。すると、この動きに伴って連結部材に連結されたレバーが回動し、角度センサが角度の変化を検知する。第１部材の回動中に固定プレートの貫通孔内面が内ボス外周に接触していずれかがすり減ったとしても、第１部材と回動シリンダとの間でぐらつきなどの悪影響を与えることはない。固定プレートの貫通孔が内ボス外周よりも大きいので、回動シリンダの一端外面と内ボス内面との間に固定プレートを挟み込む必要がなくなり、第１連結ピンの面圧が高くなることはなく、固定プレートを設けない場合にシムを挟み込む必要もない。

第２の発明では、連結軸によって連結された第１部材及び第２部材が、一端が上記第１部材に第１連結ピンにより連結され、他端が上記第２部材に第２連結ピンにより連結された回動シリンダの伸縮運動により相対回動され、上記第１部材が上記回動シリンダの一端を挟む内ボスをそれぞれ有する一対の支持板を備えた建設機械における、上記第１部材と第２部材との間の角度を検出する建設機械の角度検出装置であって、
上記一対の支持板の一方に固定された角度センサと、
上記第１部材と第２部材との間の角度の変化を上記角度センサに伝えるリンク機構とを備え、
上記リンク機構は、
上記第１連結ピンを挿通する上記内ボスの外径よりも大きい貫通孔を有し、該貫通孔が該内ボス外周に対して回動可能に嵌められた状態で上記回動シリンダの一端に固定された固定プレートと、
上記角度センサの回転軸に固定されたレバーと、
一端が上記固定プレートに回動可能に連結され、他端が上記レバーに回動可能に連結された連結部材とを備え、
上記回動シリンダの一端には、付属品を固定するタップドブロックが設けられており、
上記固定プレートは、上記タップドブロックに上記付属品と共に共締めされている。

上記の構成によると、回動シリンダの一端に設けた、ガードなどの付属品を固定するためのタップドブロックに固定プレートを共締めすることができるので、回動シリンダの一端に固定プレートを固定するためだけの被固定部を新たに設ける必要がない。

第３の発明では、第１又は第２の発明に加え、
上記固定プレートの貫通孔は、一部が上記内ボスの外径よりも大きく開放された切欠で構成されている。

上記の構成によると、固定プレートを固定するときに、開放された部分から内ボス外周に外側から嵌め込むことができるので、第１連結ピンを外す必要がない。

以上説明したように、本発明の第１の発明によれば、固定プレートに内ボスの外径よりも大きい貫通孔を設け、この貫通孔が内ボス外周に対して回動可能に嵌められた状態で回動シリンダの一端外周に固定プレートの外周から第１連結ピンの軸方向に延びる取付部を固定したので、内ボスの形状を変更する必要がなくなり、第１連結ピンの面圧が高くならず、シムの設定の必要がなくなる上に精度よく角度の変化を検出できる。

本発明の第２の発明によれば、固定プレートをタップドブロックに付属品と共に共締めしたことにより、部品点数が増えず構造が簡単になる。

本発明の第３の発明によれば、固定プレートの貫通孔の一部を内ボスの外径よりも大きく開放したので、第１連結ピンを脱着せずに固定プレートを脱着でき、作業性が極めてよい。

固定プレートの固定構造を説明するための正面図である。本発明の実施形態に係る角度検出装置を備えた油圧ショベルを示す側面図である。アームシリンダが最も伸長したときの角度検出装置及びその周辺を拡大して示す側面図である。アームシリンダが最も縮小したときの図３相当図である。アームシリンダが最も縮小したときの角度検出装置及びその周辺を示す平面図である。角度検出装置の検出可能範囲を説明するための側面図である。その他の実施形態に係る固定プレートを示す側面図である。さらに異なるその他の実施形態に係る図７相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る角度検出装置を備えた建設機械としての油圧ショベル１を示す側面図である。この油圧ショベル１は、走行体２と、この走行体２に対して旋回可能に連結された旋回体３と、この旋回体３の前方に起伏可能に連結されたアタッチメント４とを有する。アタッチメント４は、旋回体３の前方に連結したスイングブラケット５上側のブーム連結軸７に対して回動可能に連結された第２部材としてのブーム６を備えている。ブーム６は、チューブ側がスイングブラケット５下側の下部シリンダ支持ピン９に対して回動可能に連結され、ロッド側がブーム６腹側の上部シリンダ支持ピン１０に回動可能に連結されたブームシリンダ８によって回動可能に支持されている。このブーム６に対し、連結軸としてのアーム連結軸１２によって第１部材としてのアーム１１が回動可能に連結されている。なお、見やすくするために、アーム１１の手前側の部材は省略している。そして、回動シリンダとしてのアームシリンダ１３の一端側のクレビス１３ａがアーム１１に第１連結ピン１５により連結され、他端側のチューブ側がブーム６背側に第２連結ピン１６により連結されている。このアームシリンダ１３の伸縮運動によりアーム１１とブーム６とが相対回動可能に構成されている。なお、図示しないが、アーム１１の先端には、バケットなどが回動可能に連結可能となっている。

図１は、固定プレートの固定構造を説明するための正面図である。図３は、アームシリンダ１３が最も伸長したときの角度検出装置及びその周辺を拡大して示す側面図である。図４は、アームシリンダ１３が最も縮小したときの図３相当図である。図５は、アームシリンダ１３が最も縮小したときの角度検出装置及びその周辺を示す平面図である。図６は、角度検出装置の検出可能範囲を説明するための側面図である。図示のように、アーム１１は、クレビス１３ａを左右両側から挟む内ボス１４をそれぞれ有する一対の支持板１１ａを備えている。支持板１１ａは、箱形のアーム１１の基端側（アーム連結軸１２側）に左右に平行に所定の距離を空けて設けられている。クレビス１３ａ、内ボス１４及び支持板１１ａの挿通孔に第１連結ピン１５が挿通され、これらの内周面で第１連結ピン１５に掛かる荷重を支えている。

そして、一方の支持板１１ａには、アーム１１とブーム６との間の角度を検出する角度検出装置２０が設けられている。具体的は、一方の支持板１１ａには、例えばポテンショメータを内蔵した角度センサ２１がボルト５０により固定されている。この角度センサ２１から延びるハーネス２２は、アタッチメント４に沿って延び、旋回体３内のコントローラに接続されるハーネス（共に図示せず）に接続されている。

角度検出装置２０は、アーム１１とブーム６との間の角度の変化を角度センサ２１に伝えるリンク機構２３を備えている。具体的には、リンク機構２３は、第１連結ピン１５を挿通する内ボス１４の外径よりも大きい貫通孔２４ａを有する固定プレート２４を備えている。貫通孔２４ａの内径は、内ボス１４の外周に接してアーム１１の回動を阻害しない程度の隙間を保つ大きさであればよい。本実施形態では、固定プレート２４の内ボス１４側は、例えば厚さを確保するために段差を生じるようにプレス成形されている（段差部２４ｄ）。しかし、固定プレート２４は、プレス加工により段差部２４ｄを形成して厚さを確保するのではなく、外径の異なる２枚の板を重ね合わせて溶接してもよく、また、厚さ確保が不要であれば、１枚の鋼板から貫通孔２４ａを切り取ってもよい。そして、固定プレート２４は、外周の一部が延長されて折り曲げられた取付部２４ｂを有する。一方、クレビス１３ａは、付属品としてのシリンダガード１７を取り付けるためのタップドブロック１３ｂを有する。そして、貫通孔２４ａが内ボス１４外周に所定の隙間を保ち、内ボス１４に対して回動可能に嵌められた状態で取付部２４ｂがクレビス１３ａのタップドブロック１３ｂにシリンダガード１７と共にボルト５０によって固定されている。このため、固定プレート２４を固定するためだけの被固定部をクレビス１３ａに新たに設ける必要がない。

角度センサ２１の回転軸２１ａには、板状のレバー２５がボルト５０により回転一体に固定されている。一方、固定プレート２４の外周の一部から飛び出した突出部２４ｃには、棒状の連結部材２６の一端２６ａが回動可能に連結されている。連結部材２６は、側面視くの字状に折り曲げられ、他端２６ｂがレバー２５の先端に回動可能に連結されている。連結部材２６は、ナット２６ｃを調整して長さ等を微調整可能であると組付がしやすくて有利である。

本実施形態では、角度センサ２１は、図６に実線で示すように、アームシリンダ１３を伸長させて最もアーム１１を伏せた状態から、２点鎖線で示すアームシリンダ１３を縮小させて最もアーム１１を起こした状態までの角度の変化を検出可能に構成されている。例えば、最大検出角度αが略１２０°となるように構成され、これら２つの状態のちょうど中間の角度を０°とし、アーム１１をそれよりも最も伏せたときを−α／２とし、最も起こしたときを＋α／２として検出してもよい。

次に、本実施形態に係る角度検出装置２０の作動について説明する。

図２、図３及び図６に実線で示す、アームシリンダ１３が最も伸張したアーム１１を最も伏せた状態では、例えば角度センサ２１は、−α／２の角度を検出する。

この状態から、アームシリンダ１３を縮めて行くと、クレビス１３ａに固定された固定プレート２４に対してアーム１１が回動する。すると、この動きに伴って連結部材２６に連結されたレバー２５が回動し、角度センサ２１が角度の増加を検知する。

さらにアームシリンダ１３を縮小させると、アーム１１が起き、検出角度が徐々に増え、最大＋α／２まで検出される。

このとき、アーム１１の回動中に固定プレート２４の貫通孔２４ａ内面が内ボス１４外周に接触し、そのいずれかが、すり減ったとしても、アーム１１とアームシリンダ１３との連結には影響を与えないので、その動きにぐらつきなどの悪影響を与えることはない。

また、固定プレート２４の貫通孔２４ａが内ボス１４外周よりも大きいので、クレビス１３ａの左右外面と内ボス１４の左右内面との間に固定プレート２４を挟み込む必要がなく、固定プレート２４の厚さだけ第１連結ピン１５の外周の接触面積が減って第１連結ピン１５の面圧が高くなるということはない。また、固定プレート２４を含む角度検出装置２０を設けない構成のアタッチメントとアーム１１を共用する場合、固定プレート２４の厚さと等しいシムを挟み込む必要もないので、共用化の面で有利である。

したがって、本実施形態に係る角度検出装置２０によると、固定プレート２４に内ボス１４の外径よりも大きい貫通孔２４ａを設け、この貫通孔２４ａが内ボス１４外周に対して回動可能に嵌められた状態でクレビス１３ａに固定プレート２４を固定したので、内ボス１４の形状を変更する必要がなくなり、第１連結ピン１５の面圧が高くなることはなく、シムの設定の必要がなくなる上に精度よく角度の変化を検出できる。

また、固定プレート２４をタップドブロック１３ｂにシリンダガード１７と共に共締めしたことにより、部品点数の増加を防いで構造を簡単にすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

図７は、その他の実施形態に係る固定プレート１２４を示す側面図である。固定プレート１２４の切欠１２４ａは、下側が内ボス１４の外径よりも大きく開放され、全体として略Ｕ字状をしている。また、一方の下端の突出部１２４ｃに設けた孔１２４ｄに連結部材２６の一端２６ａが連結されるようになっている。図８は、さらに異なるその他の実施形態に係る図７相当図である。この固定プレート２２４の切欠２２４ａは、左側が内ボス１４の外径よりも大きく開放され、全体として略Ｕ字状をしている。下側の左端の突出部２２４ｃに設けた孔２２４ｄに連結部材２６の一端２６ａが連結されるようになっている。これらの構成によると、固定プレート１２４，２２４を固定するときに、開放された部分を内ボス１４外周に外側から嵌め込むことができるので、第１連結ピン１５を外す必要がない。このため、第１連結ピン１５を嵌めたまま固定プレート１２４，２２４を脱着でき、作業性が極めてよい。

また、上記実施形態では、固定プレート２４をシリンダガード１７と共に、タップドブロック１３ｂに共締めしたが、固定プレート２４のみをタップドブロック１３ｂに締結してもよく、シリンダガード１７以外の付属品と共締めしてもよい。

また、上記実施形態では、第１部材がアーム１１で、第２部材がブーム６としたが、これに限定されず、例えば、第１部材をブーム６とし、第２部材をスイングブラケット５とし、回動シリンダをブームシリンダ８とし、旋回体３に対するブーム６のなす角度を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、建設機械は、スイングブラケット５を有するバックホウタイプの油圧ショベル１としているが、このスイングブラケット５を有さないものでもよく、また、ローディングショベル、クラムシェル等、第２部材に対して第１部材が回動シリンダにより回動されるアタッチメントを有する各種建設機械にも本発明を適用することができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、各実施形態に記載された技術的特徴は、互いに組合せ可能であり、組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

以上説明したように、本発明は、油圧ショベルなどの建設機械の角度検出装置について有用である。

１油圧ショベル（建設機械）
２走行体
３旋回体
４アタッチメント
５スイングブラケット
６ブーム（第２部材）
７ブーム連結軸（連結軸）
８ブームシリンダ
９下部シリンダ支持ピン
１０上部シリンダ支持ピン
１１アーム（第１部材）
１１ａ支持板
１２アーム連結軸
１３アームシリンダ（回動シリンダ）
１３ａクレビス（一端）
１３ｂタップドブロック
１４内ボス
１５第１連結ピン
１６第２連結ピン
１７シリンダガード（付属品）
２０角度検出装置
２１角度センサ
２１ａ回転軸
２２ハーネス
２３リンク機構
２４固定プレート
２４ａ貫通孔
２４ｂ取付部
２４ｃ突出部
２４ｄ段差部
２５レバー
２６ａ一端
２６ｂ他端
２６ｃナット
５０ボルト
１２４固定プレート
１２４ａ切欠
１２４ｃ突出部
１２４ｄ孔
２２４固定プレート
２２４ａ切欠
２２４ｃ突出部

Claims

連結軸によって連結された第１部材及び第２部材が、一端が上記第１部材に第１連結ピンにより連結され、他端が上記第２部材に第２連結ピンにより連結された回動シリンダの伸縮運動により相対回動され、上記第１部材が上記回動シリンダの一端を挟む内ボスをそれぞれ有する一対の支持板を備えた建設機械における、上記第１部材と第２部材との間の角度を検出する建設機械の角度検出装置であって、
上記一対の支持板の一方に固定された角度センサと、
上記第１部材と第２部材との間の角度の変化を上記角度センサに伝えるリンク機構とを備え、
上記リンク機構は、
上記第１連結ピンを挿通する上記内ボスの外径よりも大きい貫通孔を有し、該貫通孔が該内ボス外周に対して回動可能に嵌められた状態で、外周から上記第１連結ピンの軸方向に延びる取付部が上記回動シリンダの一端外周に固定された固定プレートと、
上記角度センサの回転軸に固定されたレバーと、
一端が上記固定プレートに回動可能に連結され、他端が上記レバーに回動可能に連結された連結部材とを備えている
ことを特徴とする建設機械の角度検出装置。
連結軸によって連結された第１部材及び第２部材が、一端が上記第１部材に第１連結ピンにより連結され、他端が上記第２部材に第２連結ピンにより連結された回動シリンダの伸縮運動により相対回動され、上記第１部材が上記回動シリンダの一端を挟む内ボスをそれぞれ有する一対の支持板を備えた建設機械における、上記第１部材と第２部材との間の角度を検出する建設機械の角度検出装置であって、
上記一対の支持板の一方に固定された角度センサと、
上記第１部材と第２部材との間の角度の変化を上記角度センサに伝えるリンク機構とを備え、
上記リンク機構は、
上記第１連結ピンを挿通する上記内ボスの外径よりも大きい貫通孔を有し、該貫通孔が該内ボス外周に対して回動可能に嵌められた状態で上記回動シリンダの一端に固定された固定プレートと、
上記角度センサの回転軸に固定されたレバーと、
一端が上記固定プレートに回動可能に連結され、他端が上記レバーに回動可能に連結された連結部材とを備え、
上記回動シリンダの一端には、付属品を固定するタップドブロックが設けられており、
上記固定プレートは、上記タップドブロックに上記付属品と共に共締めされている
ことを特徴とする建設機械の角度検出装置。
請求項１又は２に記載の建設機械の角度検出装置において、
上記固定プレートの貫通孔は、一部が上記内ボスの外径よりも大きく開放された切欠で構成されている
ことを特徴とする建設機械の角度検出装置。