JP6613804B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、アングルセンサ装置を有する作業機械に関し、特にそのアングルセンサの保護構造に関する。

従来より、油圧ショベル、破砕機のような作業機械のアタッチメントにアングルセンサを設けてアタッチメントの回動角度を検出するものが知られている。

例えば、図１１及び図１２に示す特許文献１のような作業機では、第１部材１０４に結合ピン１０５を介して第２部材１０６を回動可能に取付け、第１部材１０４に固設したハウジング体１１０にアングルセンサ１１１を固定して取付け、そのアングルセンサ１１１の検出軸軸心と同心にシャフト部材１１２を設けている。そして、そのシャフト部材１１２のアングルセンサ側端面部の軸心に凹部を穿設し、その凹部に上記検出軸を嵌挿し、またシャフト部材１１２の外側端部と、第２部材１０６の外側面部とをレバーを介して連結し、第２部材１０６の第１部材１０４に対する相対角度を検出するようにしている。このアングルセンサ装置１０７では、アングルセンサ１１１における結合ピン１０５の軸方向のみ保護するようにカバー部材１１３（図１１にハッチングで示す）が設けられている。

実開平６−４９９３８号公報

しかしながら、上記カバー部材１１３は、シャフト部材１１２の回動範囲では干渉を避けるためにアングルセンサ１１１を覆えないので、石などの混入などにより、アングルセンサ１１１が故障しやすいという問題がある。

また、物理的な接触により、カバー部材１１３が変形すると、変形したカバー部材１１３の一部がアングルセンサ１１１と接触してアングルセンサ１１１が破損するおそれがある。

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、第２部材の第１部材に対する回動を阻害することなくアングルセンサを確実に保護できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、アングルセンサの周りを保護部材で覆って、その保護部材の移動を規制するようにした。

具体的には、第１の発明では、第１部材と、該第１部材に対して接続ピンを中心に回動可能に結合された第２部材と、該第２部材の上記第１部材に対する回動角度を検出するアングルセンサ装置とを備えた作業機械を対象とする。

そして、上記接続ピンは、上記第２部材と回動一体に上記第１部材に設けられており、
上記アングルセンサ装置は、
上記第１部材及び上記接続ピンの一方に設けたマーカーと、
上記第１部材及び上記接続ピンの他方に上記マーカーの対向する位置に所定距離をあけて設けられ、上記マーカーの回動角度を検出するアングルセンサと、
上記アングルセンサの周囲を囲む保護部本体及び該保護部本体を上記第１部材に固定する取付部を有する保護部材と、
上記第２部材に設けられ、上記保護部本体の移動を規制する移動規制部材とを備えている。

上記の構成によると、第２部材と回動一体の接続ピンにマーカー及びアングルセンサの一方を設け、それに対向する位置に他方を設けることで回動角度を検知するようにしているので、従来のようにシャフト部材を設けて回動角度を検知する必要がない。このため、シャフト部材の回動範囲のスペースを確保する必要がなく、保護部材を接続ピンの全周に設けることが可能となり、アングルセンサが確実に保護される。保護部材が第２部材の回動を阻害しないように設けるために片持ち構造となったとしても、第２部材に設けた移動規制部材で保護部材の変形を防止することで、アングルセンサの保護効果がさらに向上する。

第２の発明では、第１の発明において、
上記保護部本体は、筒状外周壁を有し、
上記移動規制部材は、上記筒状外周壁に対して近接して設けられ、上記保護部本体が移動したときに内側又は外側から当接することで、上記保護部本体の移動を規制するように上記第２部材に設けられている。

上記の構成によると、筒状外周壁に側方から力が加わったときに、変形しようとする筒状外周壁に対して移動規制部材がその内側又は外側から当接するので、それ以上筒状外周壁が変形しない。このため、アングルセンサが確実に保護される。なお、この場合、移動規制部材は、筒状外周壁の内側にあってもよいし、外側にあってもよい。さらに移動規制部材は、連続していなくてもよく、離散的に設けられていてもよい。ここで、「近接して設けられ」とは、移動規制部材と筒状外周壁とが、筒状外周壁の移動による変形を防止できる程度に適度な隙間を持って間隔を空けて設けられていることを意味するが、場合によっては、筒状外周壁が移動していないときに一部が互いに接していてもよい。

第３の発明では、第２の発明において、
上記移動規制部材は、リング状であり、上記筒状外周壁の内側に設けられている。

上記の構成によると、筒状外周壁の側方から荷重が加わった場合に、その内側に設けられたリング状の移動規制部材が、筒状外周壁の移動を全周で規制するので、筒状外周壁が変形してアングルセンサを損傷させることはない。また、リング状の移動規制部材が小石等の保護部本体内への侵入を全周において確実に防止する。さらに、移動規制部材がリング状であるため、第２部材が回動しても、保護部本体との距離が変わらず、回動が阻害されない。

第４の発明では、第２又は第３の発明において、
上記移動規制部材の高さは、上記筒状外周壁の端部と上記第１部材の側面との間の隙間よりも高い構成とする。

上記の構成によると、移動規制部材が第１隙間から保護部材の内部への小石等の侵入を効果的に防止する。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、
上記保護部本体は、筒状外周壁と、該筒状外周壁に固定された蓋部材とを備え、
上記アングルセンサは、上記蓋部材に対して回り止めされている。

上記の構成によると、アングルセンサを筒状外周壁と蓋部材とで構成される保護部本体で全周に亘って覆うことができるので、小石などの異物によるアングルセンサの損傷が防止される。

第６の発明では、第１から第５のいずれか１つの発明において、
上記マーカーは、上記接続ピンの一端に回動一体に固定され、
上記アングルセンサは、上記第１部材に対して回動不能に取り付けられている。

上記の構成によると、第２部材が回動すると、第２部材と回動一体の接続ピンがマーカーと共に回動し、その回動角度を第１部材に回動不能に取り付けたアングルセンサが検知する。配線が不要なマーカー側を回動させるようにし、配線が必要なアングルセンサは第１部材に固定するようにしているので、配線が容易で損傷しにくい。

第７の発明では、第１から第６のいずれか１つの発明において、
上記取付部は、上記第２部材の回動範囲外に設けられており、
上記保護部本体は、上記第１部材に片持ちで固定されている。

上記の構成によると、第２部材の回動範囲外で保護部本体を第１部材に片持ち支持しているので、保護部本体が第２部材の回動を阻害することはない。保護部本体が片持ち支持されていても、移動規制部材によってその変形が防止されるので、アングルセンサが破損しにくい。

第８の発明では、第１から第７のいずれか１つの発明において、
上記第１部材は、アームであり、
上記第２部材は、先端アタッチメントが取り付けられるアイドラリンクである。

上記の構成によると、土砂や金属片が接触しやすい先端部分においてもセンサが保護可能である上に、先端アタッチメントの回動角度が確実に検知されるので、例えば、先端アタッチメントが運転室などと接触するのを確実に防止でき、できるだけ広範囲での先端アタッチメントの安全な使用が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、マーカーの回動角度を検出するアングルセンサの周囲を保護部材で覆い、この保護部材の保護部本体の移動を第２部材に設けた移動規制部材で第１部材に固定した規制するようにしたことにより、第２部材の第１部材に対する回動を阻害することなくアングルセンサを確実に保護できる。

アングルセンサ装置及びその周辺を拡大して示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。 アームを示す斜視図である。 アーム先端を拡大して示す側面図である。 アーム先端をさらに拡大して示す側面図である。 図５のVI−VI線断面図である。 図６のVII部拡大断面図である。 筒状外周壁及び取付部を拡大して示す側面図である。 筒状外周壁、取付部及び蓋部材を拡大して示す正面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る図７相等図である。 従来技術に係るブーム及びアームの接続部を拡大して示す側面図である。 図１１のXII−XII線拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−油圧ショベルの構成−
図２は本発明の実施形態に係る作業機械としての油圧ショベル１を示し、この油圧ショベル１は、下部走行体２と、この下部走行体２上で旋回可能な上部旋回体３を備えている。上部旋回体３には、アタッチメントとしてのブーム４がブームシリンダ５で起伏可能に支持されている。上部旋回体３の前側には、運転室３ａが設けられている。ブーム４の先端には、第１部材としてのアーム６が回動可能に接続され、アームシリンダ７を伸縮させることにより回動されるようになっている。

アーム６の先端には、先端アタッチメントとしての破砕装置８が、先端シリンダ９、第２部材としてのアイドラリンク１０及びバケットリンク１１により、回動可能に連結されている。なお、先端アタッチメントは、この破砕装置８に限定されず、各種バケット、リフティングマグネット、グラップル等でもよい。図５等にも示すように、破砕装置８は、アーム６に対してアーム側連結ピン１３で連結され、バケットリンク１１に対してリンク側連結ピン１４で連結されている。

図４に回動範囲を示すように、アイドラリンク１０は、左右に一対設けられてアーム６に対して接続ピン１２を中心に回動可能に結合されている。本実施形態では、接続ピン１２は、アイドラリンク１０と回動一体にアーム６に設けられている。そして、アーム６には、アイドラリンク１０のアーム６に対する回動角度を検出するアングルセンサ装置２０が設けられている。

アングルセンサ装置２０は、接続ピン１２の例えば運転室３ａから見た左端部に設けたマーカー２１と、アーム６に設けられてマーカー２１の回動角度を検出するアングルセンサ２２とを備えている。

マーカー２１は、例えば、円板状又は円柱状のポジションマーカーであり、磁石が埋め込まれている。マーカー２１は、接続ピン１２の一端に嵌め込み等により、回動一体に固定されている。

アングルセンサ２２は、例えば、磁界の向きを集積回路で捕捉し、算出された角度をアナログ信号として出力する磁気式非接触ロータリセンサよりなる。アングルセンサ２２のセンサ本体とマーカー２１との間の芯ずれや距離は、許容範囲内にあることが必要である。このアングルセンサ２２は、アーム６に対して回動不能に取り付けられている。

具体的には、アングルセンサ２２は、断面円形キャップ状のセンサ取付ブラケット２３に取り付けられている。このセンサ取付ブラケット２３の周囲は、保護部本体２４及びこの保護部本体２４をアーム６に固定する取付部２５を有する保護部材２６で覆われている。この保護部本体２４は、例えば、鋼板を略八角形状に折り曲げ形成した筒状外周壁２７と、この筒状外周壁２７に固定された蓋部材２８とを備えている。例えば、筒状外周壁２７の両端に取付部２５がそれぞれ形成されている。この取付部２５は、そのボルト挿通孔２５ａに挿通した取付ボルト３０によって、アーム６に設けたタップドブロック１５に締結されるようになっている。取付部２５は、アイドラリンク１０の回動範囲外でアーム６に固定されている。

板状の蓋部材２８は、例えば保護部本体２４の内周に合わせて略八角形であり、保護部本体２４の内面に突設された固定部２７ａに固定ボルト３１で固定されている。蓋部材２８の裏面側には、回り止めピン２８ａが突設されており、この回り止めピン２８ａをセンサ取付ブラケット２３に設けた係合穴２３ａに挿入することで、アングルセンサ２２が蓋部材２８に対して回り止めされている。そして、図７に拡大して示すように、センサ取付ブラケット２３には、例えば双腕形状の板バネ３２がバネ取付ネジ３２ａで取り付けられている。この板バネ３２の弾性を有する双腕部が蓋部材２８の裏面側に当接することで、センサ取付ブラケット３２の嵌合用凹部２３ｂが接続ピン１２の鍔部１２ａに押し付けられてセンサ取付ブラケット３２がぐらつかないようになっている。

なお、図９に破線で示すように、固定ボルト３１は、蓋部材２８を固定部２７ａに取り付けた状態で、筒状外周壁２７からはみ出さない位置としている。このため、固定ボルト３１のボルト頭が異物に当たって固定ボルト３１及びその周辺が損傷することはない。

そして、アイドラリンク１０には、保護部本体２４の移動を規制する移動規制部材２９が設けられている。本実施形態では、移動規制部材２９は、アイドラリンク１０の左側面に溶接等により設けられたリング状突起よりなる。移動規制部材２９の外径は、筒状外周壁２７の最小内径よりも小さく、移動規制部材２９の外周を筒状外周壁２７が覆うような形状となっている。すなわち、移動規制部材２９は、筒状外周壁２７の内側に配置されている。

そして、筒状外周壁２７のアイドラリンク１０側の端部とアーム６の側面との間の隙間を第１隙間Ｃ１とすると、移動規制部材２９の高さＨは、第１隙間Ｃ１よりも高い（Ｈ＞Ｃ１）。マーカー２１とアングルセンサ２２との間の第２隙間Ｃ２は、アングルセンサ２２の機能を発揮するために予め許容範囲が定められている。板バネ３２が設けられる蓋部材２８とセンサ取付ブラケット２３との間の隙間Ｃ３は、これらの隙間Ｃ１，Ｃ２に比べて大きく設定されている。

図４に示すように、アングルセンサ２２のケーブル２２ａは、アーム６の左側面に取り付けたケーブル保護ブラケット２２ｂに覆われている。

−アングルセンサ装置の作動−
上記のように構成した油圧ショベル１では、破砕装置８の作動中に先端シリンダ９が伸縮してアイドラリンク１０が回動すると、アイドラリンク１０と回動一体の接続ピン１２がマーカー２１と共に回動し、その回動角度をアーム６に回動不能に取り付けたアングルセンサ２２が検知する。これにより、破砕装置８の作業姿勢も把握できるので、その作業姿勢を元にブーム４の起伏角度制御と合わせて運転室３ａ等との接触防止をすればよくなる。このため、従来のように常に破砕装置８が最も運転室３ａ等に当たりやすい作業姿勢とみなして接触防止制御を行うのではなく、破砕装置８の姿勢を把握しながらできるだけ広い範囲での作業が可能となるように接触防止制御を行えばよい。

また、本実施形態では、従来のようにシャフト部材を設けて回動角度を検知する必要がない。このため、シャフト部材の回動範囲のスペースを確保する必要がなく、多角形筒状外周壁２７と蓋部材２８とで構成した保護部本体２４を接続ピン１２の全周に設けることが可能となり、アングルセンサ２２の全周を覆うことができ、アングルセンサ２２及びマーカー２１が確実に保護される。しかも、本実施形態では、アングルセンサ２２の全周を筒状外周壁２７と蓋部材２８とで構成される保護部本体２４で覆っているので、小石などの異物によるアングルセンサ２２の損傷が防止され、アングルセンサ２２の保護効果がさらに向上する。

また、筒状外周壁２７の側方から荷重が加わった場合でも、その内側に設けられた移動規制部材２９が、筒状外周壁２７の移動を規制する。また、筒状外周壁２７が剥がれるような筒状外周壁２７の斜め方向から力が加わっても、筒状外周壁がアーム８の側面や移動規制部材２９に当接して剥がれることはない。このため、筒状外周壁２７が変形したり、剥がれたりしてアングルセンサ２２を損傷させることはない。

アイドラリンク１０の回動範囲外で保護部本体２４をアーム６に片持ち支持しているので、保護部本体２４がアイドラリンク１０の回動を阻害することはない。そして、保護部材２６をアイドラリンク１０の回動を阻害しないように設けるために、一対の取付部２５で片持ち構造となっているが、アイドラリング１０に設けた移動規制部材２９で保護部材２６の変形を防止することで、アングルセンサ２２の損傷が確実に防止される。

しかも、移動規制部材２９は、リング状であり、その高さＨは、第１隙間Ｃ１よりも高いので、移動規制部材２９が第１隙間Ｃ１から保護部材２６の内部への小石等の侵入が防止される。

本実施形態では、保護部材２６に外からの荷重が加わっても、最初に筒状外周壁２７の端部がアーム６に当接してそれ以上の変形が抑制されるので、アングルセンサ２２が他の部材に接触して損傷するのが防止される。

本実施形態では、マーカー２１側を回動させるようにして配線が必要なアングルセンサ２２はアーム６に固定してするようにしているので、回動可能なようにケーブル２２ａをたるませる必要がなく、配線が容易で損傷しにくい。アングルセンサ２２のケーブル２２ａは、アーム６の側面に設けたケーブル保護ブラケット２２ｂで保護される。

したがって、本実施形態に係る作業機械によると、アイドラリンク１０のアーム６に対する回動を阻害することなくアングルセンサ２２を確実に保護できる。

−変形例−
図１０は本発明の実施形態の変形例を示し、接続ピン１１２とセンサ取付ブラケット１２３との当接構造が異なる点で上記実施形態と異なる。なお、本変形例では、図１〜図９と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

本変形例では、接続ピン１１２の鍔部がなく、センサ取付ブラケット１２３から突出して形成された環状リブ１２３ａの先端がピン挿通孔１０ａに挿通されて、そのピン当接面１２３ｃが接続ピン１１２の先端に当接している。センサ取付ブラケット１２３の環状リブ１２３ａの外側周縁とアイドラリンク１０の側面との間に第４隙間Ｃ４が保たれている。

本変形例でも、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

（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。

すなわち、上記実施形態では、筒状外周壁２７の形状を八角筒状としたが、この筒状外周壁２７は、八角筒状ではなく、六角筒状、四角筒状など他の多角形筒状でもよく、円筒状、楕円筒状でもよい。

上記実施形態では、マーカー２１を接続ピン１２の一端に設けて保護部材２６側にアングルセンサ２２を設けたが、逆にアングルセンサ２２を接続ピン１２の一端に設けて保護部材２６側にマーカー２１を設けてもよい。

上記実施形態では、アングルセンサ２２は、磁界により角度位置を検出するセンサとしたが、赤外線センサ他の光学センサなどの非接触式センサを用いてもよい。

上記実施形態では、移動規制部材２９の外径を筒状外周壁２７の最小径よりも小さくし、移動規制部材２９の外周を筒状外周壁２７で覆うようにしたが、逆に移動規制部材２９が筒状外周壁２７の外周を覆うようにしてもよい。また、移動規制部材２９は、連続したリング状突起ではなく、途中が途切れた円弧状の突起の集合であってもよい。

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。

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
３ａ 運転室
４ ブーム
５ ブームシリンダ
６ アーム（第１部材）
７ アームシリンダ
８ 破砕装置（先端アタッチメント）
９ 先端シリンダ
１０ アイドラリンク（第２部材）
１０ａ ピン挿通孔
１１ バケットリンク
１２ 接続ピン
１２ａ 鍔部
１３ アーム側連結ピン
１４ リンク側連結ピン
１５ タップドブロック
２０ アングルセンサ装置
２１ マーカー
２２ アングルセンサ
２２ａ ケーブル
２２ｂ ケーブル保護ブラケット
２３ センサ取付ブラケット
２３ａ 係合穴
２３ｂ 嵌合用凹部
２４ 保護部本体
２５ 取付部
２６ 保護部材
２７ 筒状外周壁
２７ａ 固定部
２８ 蓋部材
２８ａ 回り止めピン
２９ 移動規制部材
３０ 取付ボルト
３１ 固定ボルト
３２ 板バネ
３２ａ バネ取付ネジ
１１２ 接続ピン
１２３ センサ取付ブラケット
１２３ｂ 環状リブ
１２３ｃ ピン当接面

Claims (6)

1. 第１部材と、該第１部材に対して接続ピンを中心に回動可能に結合された第２部材と、該第２部材の上記第１部材に対する回動角度を検出するアングルセンサ装置とを備えた作業機械であって、
   上記接続ピンは、上記第２部材と回動一体に上記第１部材に設けられており、
   上記アングルセンサ装置は、
   上記第１部材及び上記接続ピンの一方に設けたマーカーと、
   上記第１部材及び上記接続ピンの他方に上記マーカーの対向する位置に所定距離をあけて設けられ、上記マーカーの回動角度を検出するアングルセンサと、
   上記アングルセンサの周囲を囲む保護部本体及び該保護部本体を上記第１部材に固定する取付部を有する保護部材と、
   上記第２部材に設けられ、上記保護部本体の移動を規制する移動規制部材とを備え、
   上記保護部本体は、筒状外周壁を有し、
   上記移動規制部材は、上記筒状外周壁に対して近接して設けられ、上記保護部本体が移動したときに内側又は外側から当接することで、上記保護部本体の移動を規制するように上記第２部材に設けられ、
   上記筒状外周壁の端部と上記第２部材の側面との間に隙間が形成されており、
   上記移動規制部材の高さは、上記筒状外周壁の端部と上記第２部材の側面との間の隙間よりも高い
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   上記移動規制部材は、リング状であり、上記筒状外周壁の内側に設けられている
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１又は２に記載の作業機械において、
   上記保護部本体は、筒状外周壁と、該筒状外周壁に固定された蓋部材とを備え、
   上記アングルセンサは、上記蓋部材に対して回り止めされている
   ことを特徴とする作業機械。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の作業機械において、
   上記マーカーは、上記接続ピンの一端に回動一体に固定され、
   上記アングルセンサは、上記第１部材に対して回動不能に取り付けられている
   ことを特徴とする作業機械。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の作業機械において、
   上記取付部は、上記第２部材の回動範囲外に設けられており、
   上記保護部本体は、上記第１部材に片持ちで固定されている
   ことを特徴とする作業機械。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の作業機械において、
   上記第１部材は、アームであり、
   上記第２部材は、先端アタッチメントが取り付けられるアイドラリンクである
   ことを特徴とする作業機械。

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