JP7228493B2 - construction machinery - Google Patents

construction machinery Download PDF

Info

Publication number
JP7228493B2
JP7228493B2 JP2019168575A JP2019168575A JP7228493B2 JP 7228493 B2 JP7228493 B2 JP 7228493B2 JP 2019168575 A JP2019168575 A JP 2019168575A JP 2019168575 A JP2019168575 A JP 2019168575A JP 7228493 B2 JP7228493 B2 JP 7228493B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angle
engaging
sensor
pin
engagement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019168575A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021046686A (en
JP2021046686A5 (en
Inventor
芳明 堤
雅嗣 荒井
隆之 佐藤
昌輝 日暮
貴照 田中
直紀 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2019168575A priority Critical patent/JP7228493B2/en
Publication of JP2021046686A publication Critical patent/JP2021046686A/en
Publication of JP2021046686A5 publication Critical patent/JP2021046686A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7228493B2 publication Critical patent/JP7228493B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、建設機械における角度センサの取付構造に関する。 The present invention relates to an angle sensor mounting structure for construction machinery.

ホイールローダは、主として地上に積み上げられた鉱物や土砂をすくい上げ、ダンプトラックの荷台に積み 込む作業を繰り返している。ホイールローダが土砂をすくい上げる動作は、まずホイールローダの先端に取り付けられたバケットを地上から少し上げた高さで前方に倒した状態でホイールローダを前進させて土砂の地上付近に当て、車体速度の慣性を利用して土砂にバケットを食い込ませる。次にバケットの角度を調整するバケットシリンダとバケットの高さを調整するアームシリンダの長さを操作し、バケットの角度を手前に起こしながらバケットの高さを上げることで、土砂をすくい上げる。そして、すくい上げた土砂をダンプトラックの荷台に放土する。 Wheel loaders mainly scoop up minerals and sand piled up on the ground and load them onto dump trucks. When the wheel loader scoops up the earth and sand, the bucket attached to the tip of the wheel loader is tilted forward at a height that is slightly raised from the ground, and the wheel loader is advanced to hit the earth and sand near the ground, and the vehicle speed increases. Make the bucket bite into the earth and sand using inertia. Next, by manipulating the length of the bucket cylinder that adjusts the angle of the bucket and the arm cylinder that adjusts the height of the bucket, the angle of the bucket is raised and the height of the bucket is raised to scoop up the earth and sand. Then, the scooped up earth and sand are dumped onto the loading platform of the dump truck.

このような一連のホイールローダの積込動作を行うため、ホイールローダの構成は車体に対して回動可能にアームが取り付けられ、アームに対して回動可能にバケットが取り付けられている。積込動作においてバケットの位置や角度を制御するために、バケットやアームのようにホイールローダを構成する可動部材の回動角度を角度センサにより検出し、検出結果に基づきコントローラで所要の処理を実施している。 In order to perform such a series of loading operations of the wheel loader, the wheel loader has an arm rotatably attached to the vehicle body and a bucket rotatably attached to the arm. In order to control the position and angle of the bucket during the loading operation, an angle sensor detects the rotation angle of the movable parts that make up the wheel loader, such as the bucket and arm, and the controller performs the required processing based on the detection results. are doing.

角度センサのセンサ軸は、伝達部材として機能するアーム部を介して検出対象となる可動部材と連結され、この検出対象の可動部材とともに回転することにより回転角度に対応する電圧を出力する。従来技術として、回転角度を正確に検出するために、検出対象の可動部材の回転を支持している連結軸の軸線上に角度センサを取り付けることで、可動部材の角度を取得する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 The sensor shaft of the angle sensor is connected to the movable member to be detected via an arm functioning as a transmission member, and outputs a voltage corresponding to the rotation angle by rotating together with the movable member to be detected. As a conventional technique, in order to accurately detect the rotation angle, a technique is known in which an angle sensor is attached on the axis of the connecting shaft that supports the rotation of the movable member to be detected, thereby obtaining the angle of the movable member. (See Patent Document 1, for example).

特開2004-279047号公報JP 2004-279047 A

しかし、特許文献1に記載の角度センサの取付構造では、検出対象となる可動部材にアーム部を介して角度センサのセンサ軸を剛体連結しているため、振動により故障を発生するという問題がある。例えばホイールローダに適用した場合、車体慣性を利用して土砂にバケットを食い込ませる動作などで各部材が振動する。角度センサのアーム部が振動すると、角度センサ内部で抵抗体と電極の間が振動して摩耗してしまい、検出電圧に誤差が生じてしまう。 However, in the mounting structure of the angle sensor described in Patent Document 1, since the sensor shaft of the angle sensor is rigidly connected to the movable member to be detected via the arm portion, there is a problem that failure may occur due to vibration. . For example, when applied to a wheel loader, each member vibrates due to the movement of the bucket digging into the earth and sand using the inertia of the vehicle body. When the arm portion of the angle sensor vibrates, the portion between the resistor and the electrode inside the angle sensor vibrates and wears out, causing an error in the detected voltage.

取得した角度に誤差が含まれるとホイールローダのコントローラが所要の制御を実行できず、例えばホイールローダのバケットの角度を制御するときに、あるべき角度よりも前傾して土砂をこぼしてしまうといった問題を引き起こしてしまう。以上のように角度センサが検出対象の角度を精度良く得られず問題を引き起こす状態を、ここでは角度センサの故障とする。 If the acquired angle contains an error, the controller of the wheel loader cannot perform the required control. For example, when controlling the angle of the bucket of the wheel loader, it tilts forward more than it should and spills earth and sand. it will cause problems. A failure of the angle sensor is defined as a state in which the angle sensor cannot accurately obtain the angle to be detected as described above and causes a problem.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、稼働中に車体に発生した振動が伝達部材を介して角度センサに伝達される事態を回避でき、これにより振動に起因する角度センサの故障を未然に防止することができる建設機械を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and its object is to avoid the situation in which the vibration generated in the vehicle body during operation is transmitted to the angle sensor via the transmission member. It is therefore an object of the present invention to provide a construction machine capable of preventing failure of the angle sensor due to vibration.

上記の目的を達成するため、本発明の建設機械は、第1の部材と第2の部材とを連結軸を中心として相対回動可能に連結し、前記第1の部材にセンサ本体を固定すると共に、前記連結軸の軸線上に前記センサ本体のセンサ軸を配設して伝達部材の一端を固定し、前記伝達部材の他端を前記第2の部材に連結してなる角度センサを備えた建設機械において、前記伝達部材の他端に形成された第1の係合部と前記第2の部材に形成された第2の係合部とが、前記連結軸の軸線を中心とした半径方向及び周方向を含む平面内で相対変位可能に形成され、前記第1の係合部は、前記伝達部材の他端に形成された係合孔であり、前記第2の係合部は、前記第2の部材に立設されて、前記係合孔内に挿入された係合ピンであり、前記係合孔と前記係合ピンとの間には、所定量のガタが形成されて前記係合孔と前記係合ピンとの間が離間することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the construction machine of the present invention connects a first member and a second member so as to be relatively rotatable about a connecting shaft, and fixes a sensor main body to the first member. and an angle sensor formed by arranging the sensor shaft of the sensor main body on the axis of the connecting shaft, fixing one end of the transmission member, and connecting the other end of the transmission member to the second member. In the construction machine, the first engaging portion formed at the other end of the transmission member and the second engaging portion formed at the second member are arranged radially about the axis of the connecting shaft. and the circumferential direction, the first engaging portion is an engaging hole formed in the other end of the transmission member, and the second engaging portion is the an engaging pin erected on a second member and inserted into the engaging hole, wherein a predetermined amount of backlash is formed between the engaging hole and the engaging pin; A space is provided between the hole and the engaging pin .

本発明の建設機械によれば、稼働中に車体に発生した振動が伝達部材を介して角度センサに伝達される事態を回避でき、これにより振動に起因する角度センサの故障を未然に防止することができる。 According to the construction machine of the present invention, it is possible to avoid a situation in which the vibration generated in the vehicle body during operation is transmitted to the angle sensor via the transmission member, thereby preventing failure of the angle sensor due to the vibration. can be done.

実施形態のホイールローダを示す側面図である。It is a side view showing a wheel loader of an embodiment. 第1実施形態の角度センサを示す図1のA部詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of part A in FIG. 1 showing the angle sensor of the first embodiment; 角度センサを示す図2のB矢視図である。FIG. 3 is a view in the direction of arrow B in FIG. 2 showing an angle sensor; バケットを最下点から最上点にしたときのホイールローダ1の姿勢変化と、それに対応する角度センサのアーム部の角度変化を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in attitude of the wheel loader 1 when the bucket is moved from the lowest point to the highest point, and corresponding changes in the angle of the arm of the angle sensor. 初期角A1=10°の設定例と初期角A1=50°の設定例とを比較した特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram comparing a setting example of an initial angle A1=10° and a setting example of an initial angle A1=50°. 第2実施形態の角度センサを示す図2に対応する詳細図である。FIG. 3 is a detailed view corresponding to FIG. 2 showing the angle sensor of the second embodiment;

以下、本発明をホイールローダに具体化した一実施形態を説明する。
図1は本実施形態のホイールローダを示す側面図である。
ホイールローダ1は、バケット3、ベルクランク4(第2の部材)、バケットシリンダ5、アーム6(第1の部材)、アームシリンダ7、前輪タイヤ8、角度センサ12などを有する前部車体1aと、運転室2、エンジン室10、後輪タイヤ9などを有する後部車体1bとで構成される。アーム6は前部車体1aに対して上下方向に回動可能に取り付けられ、アームシリンダ7の伸縮によって回動駆動される。バケット3はアーム6の先端において、アーム6に対して上下方向に回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ5の伸縮によってベルクランク4を介して回動駆動される。
An embodiment in which the present invention is embodied in a wheel loader will be described below.
FIG. 1 is a side view showing the wheel loader of this embodiment.
The wheel loader 1 includes a front vehicle body 1a having a bucket 3, a bell crank 4 (second member), a bucket cylinder 5, an arm 6 (first member), an arm cylinder 7, front tires 8, an angle sensor 12, and the like. , a driver's cab 2, an engine room 10, and a rear vehicle body 1b having rear wheel tires 9 and the like. The arm 6 is attached to the front vehicle body 1a so as to be vertically rotatable. The bucket 3 is attached to the tip of the arm 6 so as to be vertically rotatable with respect to the arm 6 , and is rotatably driven through the bell crank 4 by the expansion and contraction of the bucket cylinder 5 .

[第1実施形態]
図2は第1実施形態の角度センサを示す図1のA部詳細図、図3は角度センサを示す図2のB矢視図である。
アーム6に設けられたブラケット6aに対してベルクランク4は連結軸13により相対回動可能に連結されており、ブラケット6a上に角度センサ12のセンサ本体14が固定されている。センサ本体14からは連結軸13の軸線C上に沿ってセンサ軸15が側方に突出し、センサ軸15にはクランク状に折曲形成されたアーム部16(伝達部材)の一端が固定されている。アーム部16の他端はベルクランク4上に重ねられて円形状の係合孔17(第1の係合部)が貫設され、係合孔17内には、ベルクランク4上に立設された断面円形状をなす係合ピン18(第2の係合部)が挿入されている。係合ピン18の外径は係合孔17の内径よりも小さく設定され、これにより係合孔17内において係合ピン18の周囲には所定量のガタ(遊び)が形成されている。このガタにより係合孔17と係合ピン18とは、連結軸13の軸線Cを中心とした半径方向及び周方向を含む平面内で相対変位可能になっている。
[First embodiment]
2 is a detailed view of part A in FIG. 1 showing the angle sensor of the first embodiment, and FIG. 3 is a view of the angle sensor as viewed from arrow B in FIG.
The bellcrank 4 is connected to a bracket 6a provided on the arm 6 by a connecting shaft 13 so as to be relatively rotatable, and the sensor body 14 of the angle sensor 12 is fixed on the bracket 6a. A sensor shaft 15 protrudes laterally from the sensor main body 14 along the axis C of the connecting shaft 13 , and one end of an arm portion 16 (transmission member) bent into a crank shape is fixed to the sensor shaft 15 . there is The other end of the arm portion 16 is overlapped on the bellcrank 4 and has a circular engagement hole 17 (first engagement portion) penetrating therethrough. An engaging pin 18 (second engaging portion) having a rounded cross section is inserted. The outer diameter of the engaging pin 18 is set smaller than the inner diameter of the engaging hole 17 , so that a predetermined amount of backlash (play) is formed around the engaging pin 18 in the engaging hole 17 . Due to this backlash, the engaging hole 17 and the engaging pin 18 are relatively displaceable within a plane including the radial direction and the circumferential direction about the axis C of the connecting shaft 13 .

ガタの大きさは、ホイールローダ1の積込動作により発生するベルクランク4とアーム6との振動による相対変位量よりも大きな値、例えば10mmに設定されている。アーム6に対して連結軸13の軸線Cを中心としてベルクランク4が回動すると、その回動が係合ピン18からアーム部16に伝達されて、アーム部16を介してセンサ軸15が同一方向及び角度で回動し、センサ本体14から回動角度に対応する電圧が出力される。 The amount of backlash is set to a value larger than the amount of relative displacement due to vibration between the bellcrank 4 and the arm 6 caused by the loading operation of the wheel loader 1, for example 10 mm. When the bellcrank 4 rotates about the axis C of the connecting shaft 13 with respect to the arm 6, the rotation is transmitted from the engaging pin 18 to the arm portion 16, and the sensor shaft 15 is aligned via the arm portion 16. It rotates in a direction and an angle, and a voltage corresponding to the rotation angle is output from the sensor main body 14 .

このようにアーム部16の係合孔17と係合ピン18との間に所定量のガタが設けられているため、ベルクランク4とアーム6との間に所定量のガタの大きさ以下の振幅の相対振動が生じても、その振動はアーム部16のガタの範囲内に収まって吸収される。振動は種々の方向に生じるが、係合孔17と係合ピン18との間が離間していることから、どのような方向の振動でもガタにより吸収される。このためアーム部16に振動が伝達される事態を回避でき、振動に起因する角度センサ12の故障を未然に防止することができる。 Since a predetermined amount of backlash is provided between the engaging hole 17 of the arm portion 16 and the engaging pin 18 in this manner, the amount of backlash between the bellcrank 4 and the arm 6 is less than or equal to the predetermined amount. Even if a relative vibration of amplitude occurs, the vibration is contained within the backlash of the arm portion 16 and is absorbed. Vibration occurs in various directions, but since the engaging hole 17 and the engaging pin 18 are separated from each other, the vibration in any direction is absorbed by the backlash. Therefore, it is possible to avoid a situation in which vibration is transmitted to the arm portion 16, and it is possible to prevent failure of the angle sensor 12 caused by the vibration.

図4はバケット3を地上付近で最も手前に倒した状態(以下、最下点と称する)からアームシリンダ7を最伸長し、バケット3を最も奥に倒した状態(以下、最上点と称する)にしたときのホイールローダ1の姿勢変化と、それに対応する角度センサ12のアーム部16の角度変化を示した図である。なお図2には、最下点のアーム部16を実線で示すと共に、この最下点から最上点まで移動するときのアーム部16を破線で示している。 FIG. 4 shows a state in which the bucket 3 is tilted to the front most near the ground (hereinafter referred to as the lowest point), the arm cylinder 7 is fully extended, and the bucket 3 is tilted to the rearmost position (hereinafter referred to as the highest point). 2 is a diagram showing a posture change of the wheel loader 1 and a corresponding angle change of the arm portion 16 of the angle sensor 12 when the wheel loader 1 is set to . In FIG. 2, the arm portion 16 at the lowest point is indicated by a solid line, and the arm portion 16 when moving from the lowest point to the highest point is indicated by a broken line.

図4に実線で示すように、最下点ではバケット3が地表付近で最も手前に倒されており、図2に示すように、このときセンサ軸15の軸線Cに対する係合ピン18の角度線L1(以下、ピン角度線L1と略す)とセンサ軸15の軸線Cを通る鉛直線L2(以下、鉛直線L2と略す)とが成す角A(以下、初期角A1と称する)は、例えば10°である。この姿勢から、バケットシリンダ5とアームシリンダ7のいずれを操作しても、ピン角度線L1と鉛直線L2とが成す角Aは増える方向である。アームシリンダ7を伸長する側に最大まで操作すると、図中のリフト操作で示した矢印分、アーム6やバケット3やベルクランク4の位置が変化し、センサ軸15も回動する。さらにバケットシリンダ5を前方に倒れる側に最大まで操作すると、バケット操作で示した矢印分だけ位置が変化し、最上点までホイールローダ1の姿勢が変化する。このときピン角度線L1と鉛直線L2とが成す角A(以下、最終角A2と称する)は、例えば160°である。 As shown by the solid line in FIG. 4, at the lowest point, the bucket 3 is tilted to the front most near the ground surface, and as shown in FIG. An angle A (hereinafter referred to as initial angle A1) formed by L1 (hereinafter abbreviated as pin angle line L1) and a vertical line L2 (hereinafter abbreviated as vertical line L2) passing through axis C of sensor shaft 15 is, for example, 10 °. From this posture, the angle A formed by the pin angle line L1 and the vertical line L2 increases regardless of whether the bucket cylinder 5 or the arm cylinder 7 is operated. When the arm cylinder 7 is operated to the extension side to the maximum, the positions of the arm 6, the bucket 3, and the bell crank 4 are changed by the arrow indicated by the lift operation in the figure, and the sensor shaft 15 is also rotated. Further, when the bucket cylinder 5 is operated to the maximum to tilt forward, the position changes by the amount of the arrow indicated by the bucket operation, and the posture of the wheel loader 1 changes to the highest point. At this time, the angle A formed by the pin angle line L1 and the vertical line L2 (hereinafter referred to as the final angle A2) is, for example, 160°.

結果として、最下点から最上点までの係合ピン18の回動域(換言すると、アームに対するベルクランク4の回動角度)は150°であり、この回動域内では係合ピン18が鉛直線L2を超えない位置に保たれる。なお、後述するようにガタが回動角度の検出値に影響しないためには、回動中において係合ピン18が係合孔17の同じ部位に常に接触している必要がある。つまり回動域が鉛直線L2を超えないようにベルクランク4のリンク機構を設計するか、鉛直線L2を超えた以降の検出値を無効化する必要がある。 As a result, the rotation range of the engagement pin 18 from the lowest point to the highest point (in other words, the rotation angle of the bellcrank 4 with respect to the arm) is 150°, and within this rotation range the engagement pin 18 is vertical. It is kept at a position not exceeding the line L2. As will be described later, in order for the play not to affect the detected value of the rotation angle, the engagement pin 18 must always be in contact with the same portion of the engagement hole 17 during rotation. In other words, it is necessary to design the link mechanism of the bellcrank 4 so that the rotation range does not exceed the vertical line L2, or invalidate the detected value after exceeding the vertical line L2.

図2に示すように重力によるアーム部16の回動方向は、鉛直線L2より図中の左側にある場合は常に反時計まわりである。このため、図4に示したホイールローダ1の最下点から最上点まで姿勢変化する範囲において、図2中に実線及び破線で示すように、角度センサ12のアーム部16は常に反時計回りの方向で重力の作用を受けて係合ピン18に接し続ける。 As shown in FIG. 2, the rotation direction of the arm portion 16 due to gravity is always counterclockwise when it is on the left side of the vertical line L2 in the drawing. Therefore, in the range where the attitude of the wheel loader 1 changes from the lowest point to the highest point shown in FIG. 4, as indicated by the solid and broken lines in FIG. direction, it remains in contact with the engagement pin 18 under the action of gravity.

図5は上記した初期角A1=10°の設定例と初期角A1=50°の設定例とを比較した特性図であり、横軸はピン角度線L1と鉛直線L2とが成す角Aであり、縦軸は角度センサ12による検出角度θである。
実線で示す初期角A1=10°の場合、角度センサ12のアーム部16は常に反時計回りの方向で重力の作用を受けて係合ピン18に接し続け、これにより係合ピン18の回動域(10~160°)内で、係合ピン18とアーム部16とが同一の位置関係に保たれる。このため、ピン角度線L1と鉛直線L2とが成す角Aに対応する正確な検出角度θが得られている。
FIG. 5 is a characteristic diagram comparing the setting example of the initial angle A1=10° and the setting example of the initial angle A1=50°. The horizontal axis is the angle A between the pin angle line L1 and the vertical line L2. , and the vertical axis is the angle θ detected by the angle sensor 12 .
In the case of the initial angle A1=10° indicated by the solid line, the arm portion 16 of the angle sensor 12 is constantly in contact with the engaging pin 18 under the action of gravity in the counterclockwise direction, thereby causing the engaging pin 18 to rotate. The engagement pin 18 and the arm portion 16 are kept in the same positional relationship within the range (10 to 160°). Therefore, an accurate detection angle θ corresponding to the angle A formed by the pin angle line L1 and the vertical line L2 is obtained.

これに対して破線で示す初期角A1=50°の場合には、係合ピン18が鉛直線L2を超えた時点(A=180°)でアーム部16に作用する重力の方向が時計回りに反転する。このため、図2に仮想線で示すように係合ピン18とアーム部16との位置関係が変化し、係合ピン18と係合孔17との間のガタ分だけ、係合ピン18とは別個にアーム部16が回動する。図5ではガタ分に相当するアーム部16の回動を2°として例示しているため、係合ピン18が鉛直線L2を超えた時点から最終角A2に到達するまでの領域では+2°の検出誤差が発生し、例えば最終角A2=200°では検出角度θ=202°として検出されてしまう。本来なら、回動域が鉛直線L2を超えないようにベルクランク4のリンク機構を設計するべきであるが、バケットは様々な形状・寸法のものに交換されるため、すべてに対応したリンク機構の設計は困難な場合もある。そこで本実施形態では、係合ピン18が鉛直線L2を超えた時点以降のセンサ検出角度の出力を無効化する。 On the other hand, when the initial angle A1=50° indicated by the dashed line, the direction of gravity acting on the arm portion 16 is clockwise when the engaging pin 18 crosses the vertical line L2 (A=180°). Flip. As a result, the positional relationship between the engaging pin 18 and the arm portion 16 changes as indicated by the phantom lines in FIG. , the arm portion 16 rotates separately. In FIG. 5, since the rotation of the arm portion 16 corresponding to the looseness is illustrated as 2°, +2° in the region from the time when the engaging pin 18 crosses the vertical line L2 until it reaches the final angle A2. , for example, the final angle A2=200° is detected as the detected angle θ=202°. Originally, the link mechanism of the bellcrank 4 should be designed so that the range of rotation does not exceed the vertical line L2. can be difficult to design. Therefore, in this embodiment, the output of the sensor detected angle after the engagement pin 18 crosses the vertical line L2 is invalidated.

本実施形態では、図5において係合ピン18が鉛直線L2を超えた時点(A=180°)で発生するセンサ検出角度の不連続な変化を検出して、それ以降のセンサ検出角度信号を無効化する。具体的には、角度センサは例えば光電素子を用いており、そのセンサ素子の検出信号はセンサ内部に組み込まれたシグナルプロセッサにて信号処理されて出力されるので、検出値の不連続変化を検知することが可能である。この不連続変化を検知した以降の出力信号をシグナルプロセッサにて無効化すれば、結果として、ピン角度線L1と鉛直線L2とが成す角Aに対応する正確な検出角度θが得られ、良好な回動角度の検出精度を実現することができる。また、シグナルプロセッサとは別に外付けの信号処理手段を接続して、検出角度信号の不連続変化を検知して無効化してもよい。検出角度信号の不連続変化はバケットの回動のたびに繰り返し発生する可能性があるが、一度不連続変化を検知した次の不連続変化は、係合ピン18が再び鉛直線L2を超えて計測対象域に復帰したことを示しており、検出角度信号出力の有効/無効を不連続変化を検知するごとに切り替えることも可能である。
一方、係合孔17内で係合ピン18の周囲にガタが形成されることにより、角度センサ12の取付作業を容易に実施できるという別の効果も得られる。
In this embodiment, a discontinuous change in the sensor detection angle that occurs when the engagement pin 18 crosses the vertical line L2 (A=180°) in FIG. Disable. Specifically, the angle sensor uses, for example, a photoelectric element, and the detection signal of the sensor element is processed by a signal processor built into the sensor and output, so that discontinuous changes in the detected value can be detected. It is possible to If the output signal after detecting this discontinuous change is invalidated by the signal processor, as a result, an accurate detection angle θ corresponding to the angle A formed by the pin angle line L1 and the vertical line L2 can be obtained. It is possible to realize a high detection accuracy of the rotation angle. Also, external signal processing means may be connected separately from the signal processor to detect and invalidate discontinuous changes in the detected angle signal. A discontinuous change in the detected angle signal may occur repeatedly each time the bucket rotates. It indicates that the sensor has returned to the measurement target area, and it is also possible to switch between enabling/disabling of the detection angle signal output each time a discontinuous change is detected.
On the other hand, by forming backlash around the engaging pin 18 in the engaging hole 17, another effect is obtained in that the mounting operation of the angle sensor 12 can be easily carried out.

[第2実施形態]
図6は第2実施形態の角度センサ12を示す図2に対応する詳細図である。
重力を利用した第1実施形態に対し、本実施形態では圧縮バネ21の付勢力を利用して係合ピン18とアーム部16とを同一の位置関係に保っている。図6に実線で示すように本実施形態の係合孔22(第1の係合部)は四角状をなし、係合孔22内において係合ピン18の周囲には所定量のガタが形成されている。そしてセンサ軸15の軸線Cを中心として、係合孔22内の時計回り側(図中の左側)に係合ピン18が配設され、係合孔22内の反時計回り側(図中の右側)に圧縮バネ21が配設されている。結果として、角度センサ12のアーム部16は常に反時計回りの方向で圧縮バネ21の付勢力の作用を受けている。
なお、圧縮バネ21によるアーム部16の付勢方向は反時計周りに限るものではなく、センサ軸15の軸線Cを中心とした周方向に付勢するものであれば良い。従って、時計回りに圧縮バネ21の付勢力を作用させてもよい。
[Second embodiment]
FIG. 6 is a detailed view corresponding to FIG. 2 showing the angle sensor 12 of the second embodiment.
In contrast to the first embodiment that utilizes gravity, this embodiment utilizes the biasing force of the compression spring 21 to maintain the same positional relationship between the engaging pin 18 and the arm portion 16 . As shown by solid lines in FIG. 6, the engaging hole 22 (first engaging portion) of the present embodiment has a square shape, and a predetermined amount of backlash is formed around the engaging pin 18 in the engaging hole 22. It is Centering on the axis C of the sensor shaft 15, the engaging pin 18 is arranged on the clockwise side (left side in the drawing) in the engaging hole 22, and the counterclockwise side in the engaging hole 22 ( A compression spring 21 is arranged on the right side). As a result, the arm portion 16 of the angle sensor 12 is always subjected to the biasing force of the compression spring 21 in the counterclockwise direction.
The direction in which the arm portion 16 is biased by the compression spring 21 is not limited to the counterclockwise direction. Therefore, the biasing force of the compression spring 21 may be applied clockwise.

圧縮バネ21の付勢力は、ベルクランク4とアーム6との間に生じた振動を受けたときに撓み、且つ係合孔22内での係合ピン18の移動を規制できる程度の強さに設定されている。このため、ベルクランク4とアーム6との間に生じた振動は、圧縮バネ21を撓ませながらアーム部16のガタの内側に収まって吸収される。結果として、アーム部16に振動が伝達される事態を回避でき、振動に起因する角度センサ12の故障を未然に防止することができる。 The biasing force of the compression spring 21 is strong enough to bend when subjected to vibration generated between the bellcrank 4 and the arm 6 and to restrict the movement of the engagement pin 18 within the engagement hole 22. is set. Therefore, the vibration generated between the bellcrank 4 and the arm 6 is absorbed inside the backlash of the arm portion 16 while the compression spring 21 is deflected. As a result, it is possible to avoid a situation in which vibration is transmitted to the arm portion 16, and to prevent failure of the angle sensor 12 due to the vibration.

一方、本実施形態では初期角A1は第1実施形態と同一の10°であるが、最終角A2は200°に設定されている。このため図5に基づき述べたように、係合ピン18が鉛直線L2を超えると、アーム部16に作用する重力の方向は時計回りに反転する。しかし、圧縮バネ21により反時計回りに付勢力を受け続けることから、最終角A2までの係合ピン18の全ての回動域内で、係合ピン18とアーム部16とが同一の位置関係に保たれる。結果として本実施形態では、圧縮バネ21の付勢力を利用することにより、係合ピン18とアーム部16の係合孔22との間のガタに影響されることなく、ピン角度線L1と鉛直線L2とが成す角Aに対応する正確な検出角度θが得られ、良好な回動角度の検出精度を実現することができる。 On the other hand, in this embodiment, the initial angle A1 is 10 degrees, which is the same as in the first embodiment, but the final angle A2 is set at 200 degrees. Therefore, as described with reference to FIG. 5, when the engaging pin 18 crosses the vertical line L2, the direction of gravity acting on the arm portion 16 is reversed clockwise. However, since the compression spring 21 continues to apply the biasing force in the counterclockwise direction, the engagement pin 18 and the arm portion 16 maintain the same positional relationship within the entire rotation range of the engagement pin 18 up to the final angle A2. be kept. As a result, in this embodiment, by using the biasing force of the compression spring 21, the pin angle line L1 and the vertical line can be obtained without being affected by the backlash between the engagement pin 18 and the engagement hole 22 of the arm portion 16. An accurate detection angle .theta. corresponding to the angle A formed with the line L2 can be obtained, and excellent detection accuracy of the rotation angle can be achieved.

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ホイールローダ1のアーム6に対するベルクランク4の回動角度を検出する角度センサとしたが、例えば前部車体1aに対するアーム6の回動角度を検出する角度センサとして具体化してもよいし、他の建設機械に適用してもよい。 Although the description of the embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, the angle sensor detects the rotation angle of the bell crank 4 with respect to the arm 6 of the wheel loader 1. However, it may be embodied as an angle sensor that detects the rotation angle of the arm 6 with respect to the front vehicle body 1a. It may also be applied to other construction machines.

また上記実施形態では、第1の係合部としてアーム部16の他端に係合孔17を形成し、第2の係合部としてベルクランク4上に係合ピン18を立設したが、双方を逆転させてもよいし、互いの間のガタを形成する他の形状の係合部としてもよい。或いは、例えばベルクランク4に係合ピン18を一体形成してもよい。 In the above embodiment, the engagement hole 17 is formed in the other end of the arm portion 16 as the first engagement portion, and the engagement pin 18 is erected on the bell crank 4 as the second engagement portion. Both may be reversed, or the engaging portions may have other shapes that form play between them. Alternatively, for example, the engagement pin 18 may be formed integrally with the bell crank 4 .

1 ホイールローダ(建設機械)
4 ベルクランク(第2の部材)
6 アーム(第1の部材)
12 角度センサ
13 連結軸
15 センサ軸
16 アーム部(伝達部材)
17,22 係合孔(第1の係合部)
18 係合ピン(第2の係合部)
21 圧縮バネ
1 Wheel loader (construction machinery)
4 bellcrank (second member)
6 Arm (first member)
12 angle sensor 13 connecting shaft 15 sensor shaft 16 arm portion (transmission member)
17, 22 engagement hole (first engagement portion)
18 engagement pin (second engagement portion)
21 compression spring

Claims (5)

第1の部材と第2の部材とを連結軸を中心として相対回動可能に連結し、前記第1の部材にセンサ本体を固定すると共に、前記連結軸の軸線上に前記センサ本体のセンサ軸を配設して伝達部材の一端を固定し、前記伝達部材の他端を前記第2の部材に連結してなる角度センサを備えた建設機械において、
前記伝達部材の他端に形成された第1の係合部と前記第2の部材に形成された第2の係合部とが、前記連結軸の軸線を中心とした半径方向及び周方向を含む平面内で相対変位可能に形成され
前記第1の係合部は、前記伝達部材の他端に形成された係合孔であり、
前記第2の係合部は、前記第2の部材に立設されて、前記係合孔内に挿入された係合ピンであり、
前記係合孔と前記係合ピンとの間には、所定量のガタが形成されて前記係合孔と前記係合ピンとの間が離間する
ことを特徴とする建設機械。
A first member and a second member are connected so as to be relatively rotatable about a connecting shaft, a sensor main body is fixed to the first member, and a sensor shaft of the sensor main body is aligned on the axis of the connecting shaft. is disposed to fix one end of the transmission member, and the other end of the transmission member is connected to the second member,
A first engaging portion formed at the other end of the transmission member and a second engaging portion formed at the second member extend radially and circumferentially around the axis of the connecting shaft. formed to be relatively displaceable within a plane containing
the first engaging portion is an engaging hole formed at the other end of the transmission member;
The second engaging portion is an engaging pin erected on the second member and inserted into the engaging hole,
A predetermined amount of backlash is formed between the engagement hole and the engagement pin to separate the engagement hole and the engagement pin.
A construction machine characterized by:
前記係合ピンの外径は前記係合孔の内径よりも小さく形成されて、前記係合孔内に前記ガタが形成されるThe outer diameter of the engaging pin is smaller than the inner diameter of the engaging hole, and the backlash is formed in the engaging hole.
ことを特徴とする請求項1に記載の建設機械。The construction machine according to claim 1, characterized in that:
前記第1の部材と前記第2の部材とは、前記連結軸を中心とした回動域が180°未満に設定され、
前記係合ピンは、前記第1の部材と前記第2の部材との回動域内において前記センサ軸の軸線を通る鉛直線を超えない位置に保たれる
ことを特徴とする請求項に記載の建設機械。
The first member and the second member have a rotational range of less than 180° about the connecting shaft,
2. The method according to claim 1 , wherein the engaging pin is kept at a position not exceeding a vertical line passing through the axis of the sensor shaft within the rotation range of the first member and the second member. Construction equipment as described.
前記係合孔内には、前記係合ピンと共に圧縮バネが配設され、
前記伝達部材は、前記圧縮バネにより前記センサ軸の軸線を中心とした周方向に付勢されている
ことを特徴とする請求項に記載の建設機械。
A compression spring is disposed in the engagement hole together with the engagement pin,
2. The construction machine according to claim 1 , wherein said transmission member is biased in a circumferential direction around the axis of said sensor shaft by said compression spring.
前記角度センサは、検出角度の不連続変化を検知し、前記不連続変化を検知した以降の出力信号を無効化する信号処理手段を備えた
ことを特徴とする請求項に記載の建設機械。
2. The construction machine according to claim 1 , wherein said angle sensor includes signal processing means for detecting a discontinuous change in the detected angle and nullifying an output signal after detecting said discontinuous change.
JP2019168575A 2019-09-17 2019-09-17 construction machinery Active JP7228493B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019168575A JP7228493B2 (en) 2019-09-17 2019-09-17 construction machinery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019168575A JP7228493B2 (en) 2019-09-17 2019-09-17 construction machinery

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021046686A JP2021046686A (en) 2021-03-25
JP2021046686A5 JP2021046686A5 (en) 2021-12-16
JP7228493B2 true JP7228493B2 (en) 2023-02-24

Family

ID=74878028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019168575A Active JP7228493B2 (en) 2019-09-17 2019-09-17 construction machinery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7228493B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018028188A (en) 2016-08-16 2018-02-22 日立建機株式会社 Turn angle detection device of construction machine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01214623A (en) * 1988-02-23 1989-08-29 Komatsu Ltd Bucket angle detector actuating device
JPH0637706U (en) * 1992-10-21 1994-05-20 小松メック株式会社 Potentiometer mounting device for working machine angle detection
JPH06257177A (en) * 1993-03-09 1994-09-13 Kubota Corp Posture change detection mechanism for working device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018028188A (en) 2016-08-16 2018-02-22 日立建機株式会社 Turn angle detection device of construction machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021046686A (en) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10876273B2 (en) Construction machine
JP6872666B2 (en) Work machine
WO2013047180A1 (en) Construction machine
CN114761643A (en) Control system for work machine, and control method for work machine
US20230257967A1 (en) Revolving work vehicle, and method for detecting position of working end of revolving work vehicle
JP7228493B2 (en) construction machinery
JP2019019532A (en) Work machine
JP2022162032A (en) Work machine and control method of work machine
KR20210088691A (en) working machine
JP5293041B2 (en) Work attachment and construction machine equipped with the same
JP7213165B2 (en) working machine
WO2012086774A1 (en) Driving damper control device for wheel loader
WO2021193321A1 (en) Operating machine and method for controlling operating machine
CN117561355A (en) Work machine and method for controlling a work machine
US20220300025A1 (en) Work vehicle and method for controlling work vehicle
JP3174279B2 (en) Construction machine with bucket
US11846650B2 (en) Acceleration detection device, work machine, and acceleration detection method
WO2024057846A1 (en) System and method for setting vehicle body coordinate system in work machine
US20230417017A1 (en) Swiveling work machine and method for detecting orientation of swiveling work machine
WO2020188981A1 (en) Hydraulic shovel
JPS6239152Y2 (en)
WO2023238504A1 (en) Work machinery, and method and system for controlling work machinery
JP7229109B2 (en) Work machine and work machine control method
KR20180028685A (en) Apparatus and method for controlling a radar
JPS6239153Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211104

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211104

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221012

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221209

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20221209

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20221209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7228493

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150