JPH06257177A - 作業装置の姿勢変更検出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１ブーム部分と第２ブーム部分との相対回
転を検出する構成を、組付け誤差等を吸収できるものに
して、ガタツキの抑制を図り、併せて、検出精度の低下
を抑制することを目的とする。 【構成】 第１ブーム部分４ａに支持ボス３９を形成
し、この支持ボス３９にポテンショメータ３７を取り付
けた検出軸４１を枢支するとともに、第２ブーム部分４
ｂに形成した取り付け座と検出軸４１とに亘って連結用
部材４２を架設連結して、第１ブーム部分４ａと第２ブ
ーム部分４ｂとの相対回転によって連結用部材４２で検
出軸４１をその軸芯回りで駆動する。連結用部材４２を
断面長方形の板状でかつ弾性の高い材料で構成し、この
連結用部材４２を、検出軸４１の軸心を中心とした周方
向においては剛性度が高く、径方向においては軟性度が
高く設定してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばバックホウにおけ
るブームの横折れ機構を有するもの等に使用されるもの
で、旋回台に軸支される第１ブーム部分とその第１ブー
ム部分の先端に横折れ自在に取り付けられている第２ブ
ーム部分とを有し、例えばこの第１ブーム部分を第１部
材とし、第２ブーム部分を第２部材として、互いに相対
回転する第１部材と第２部材とのうちの第１部材の支持
ボスに、両者の相対回転量を検出する為の検出軸を枢支
するとともに、前記検出軸の支持ボスより突出する軸端
部に、前記第２部材より延出された連結用部材を連結固
定してある作業装置の姿勢変更検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記構成においては、第１部材と第２部
材とが相対回転すると、連結用部材が検出軸の軸芯回り
に回転し、第２部材側に属する検出軸を第１部材に対し
て相対回転させて、両部材の相対回転量を検出できる。
このような構造を採る場合には、第１部材に取り付けら
れる検出軸と第２部材とを連結し、第２部材の第１部材
に対する相対回動に連れて検出軸をその軸芯回りで回転
させる連結用部材の取り付けに工夫を要するものであ
る。つまり、第１部材と第２部材との組み付け状態にバ
ックホウ毎に固体差があるために、厳密には、連結用部
材の一端を固定する為に、第２部材に形成した取り付け
部と、連結用部材の他端を固定する検出軸との間隔が一
定せず、連結用部材の取り付けに一工夫を要するもので
あった。そこで、従来は、連結用部材の第２部材に対す
る取り付け部位か、或いは、第２部材の対応する取り付
け部位に長孔を形成して、間隔の一定しないことに対処
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成を採る
場合に、長孔の形成によって間隔の変動に対応できるも
のであるが、長孔であるが故にボルトで締め付け固定す
るにしても、長孔に沿ってボルトが動き得る余地がある
為に、他の移動固定機構を長孔と併用しない限り、長孔
でのガタツキが起こりやすくその面を完全には解消でき
なかった。従って、そのガタツキが検出軸の回転精度に
も影響を及ぼし、検出精度を高精度には維持できなかっ
た。本発明は、長孔に替わる合理的な機構を取り入れる
ことによって、間隔の変化を吸収しながら、検出精度も
高い状態に維持できる作業装置の姿勢変更検出機構を提
供する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本第１発明による特徴構
成は、前記連結用部材の少なくとも一部に、前記検出軸
に前記連結用部材を取り付けた状態で、前記検出軸の軸
芯を中心とした半径方向に平行な方向で柔軟性が高く、
かつ、周方向に平行な方向で剛性の高い、弾性部分を有
している点にあり、その作用効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】第１部材と第２部材とを組み付けた状態で前記
間隔が所定間隔から外れる場合には、検出軸と第２部材
とに掛け渡し設置した連結用部材の弾性部分における柔
軟性の高い部分が伸縮して、所定間隔からのズレ量を吸
収する。その状態で第１部材と第２部材とが相対回転す
ると、連結用部材が検出軸の軸芯回りで回転して、検出
軸をその軸芯回りで回転させる。この時に、連結用部材
の弾性部分は周方向に平行な方向では剛性を高くしてあ
るので、周方向におけるその弾性部分での変形は少な
く、第２部材の回転移動に対する応答遅れ或いはズレを
抑えることができる。

【０００６】

【発明の効果】弾性部分における剛性度と柔軟性度とを
方向性を持たせて設定する構成を採ることによって、検
出軸の検出性能を低下させることなく、連結用部材の連
結を容易に行え、しかも、長孔を形成して対処した従来
に比べて、連結用部材のガタツキ等を抑えうる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本第２発明による特徴構
成は、互いに相対回転する第１部材と第２部材とのうち
の第１部材に、第１・第２部材の相対回転量を検出する
為の検出軸を支持するとともに、前記検出軸に、前記第
２部材より延出された連結用部材を連結固定してあるも
のであって、前記第２部材と前記連結用部材との間に、
前記検出軸の軸芯を中心とした半径方向に平行な方向で
柔軟性が高く、かつ、周方向に平行な方向で剛性の高
い、弾性部材を介在させてある点にあり、その作用効果
は次の通りである。

【０００８】

【作用】第１部材と第２部材とを組み付けた状態で前記
間隔が所定間隔から外れる場合には、弾性部材における
柔軟性の高い部分が伸縮して、所定間隔からのズレ量を
吸収する。その状態で第１部材と第２部材とが相対回転
すると、連結用部材が検出軸の軸芯回りで回転して、検
出軸をその軸芯回りで回転させる。この時に、弾性部材
は周方向に平行な方向では剛性を高くしてあるので、周
方向における変形は少なく、第２部材の回転移動に対す
る応答遅れ或いはズレを抑えることができる。

【０００９】

【発明の効果】弾性部分における剛性度と柔軟性度とを
方向性を持たせて設定する構成を採ることによって、検
出軸の検出性能を低下させることなく、連結用部材の連
結を容易に行え、しかも、長孔を形成して対処した従来
に比べて、連結用部材のガタツキ等を抑えうる。このよ
うに、弾性部材を連結用部材と別個に形成するので、連
結用部材に弾性部材を形成するといった変更を加えるこ
となく、弾性部材を追加するだけで、本願発明の機能を
既存の機種に付加することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はバックホウの全体側面を示しており、ゴム
クローラ形式の走行装置１に旋回台２が支持され、旋回
台２の前部にバックホウ装置３が備えられている。この
バックホウ装置３は、油圧シリンダ１１により上下に揺
動駆動されるブーム４、油圧シリンダ１２により前後に
揺動駆動されるアーム５、及び油圧シリンダ１３により
掻き込み揺動駆動されるバケット６を備えて構成されて
いる。そして、図５に示すように、旋回台２の旋回駆動
用として、油圧モータ１４が備えられている。バックホ
ウ装置３におけるブーム４は図１及び図２に示すよう
に、上下に揺動駆動される第１ブーム部分４ａと、この
第１ブーム部分４ａの前端の軸芯Ｐ１周りに揺動自在に
連結された第２ブーム部分４ｂと、この第２ブーム部分
４ｂの前端の軸芯Ｐ２周りに揺動自在に連結された支持
ブラケット４ｃとで構成されており、この支持ブラケッ
ト４ｃにアーム５が連結されている。そして、第１ブー
ム部分４ａと支持ブラケット４ｃに亘り連係リンク８が
架設されて平行四連リンクが構成されており、油圧シリ
ンダ７により第２ブーム部分４ｂを揺動操作することに
よって、アーム５及びバケット６を平行に左右移動させ
ることができるように構成している。

【００１１】図５に示すようにブーム４の油圧シリンダ
１１に対する制御弁２１、ブーム４における第２ブーム
部分４ｂの油圧シリンダ７に対する制御弁２５、アーム
５の油圧シリンダ１２に対する制御弁２２、バケット６
の油圧シリンダ１３に対する制御弁２３、及び旋回台２
の油圧モータ１４に対する制御弁２４が備えられてい
る。この制御弁２１〜２５は３位置切換式でパイロット
操作形式であり、パイロット圧に基づく開度調節により
流量制御が可能である。そして、各制御弁２１〜２５に
対して、開度操作用のパイロット圧を発生する電磁比例
減圧弁型式のパイロット弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３
２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５
ｂが設けられている。図１，４，５に示すように、旋回
台２に右操作レバー９及び左操作レバー１０が備えられ
ている。この右及び左操作レバー９，１０は前後左右に
操作自在であり、右操作レバー９の前後方向の操作位置
を検出するポテンショメータ１５、左右方向の操作位置
を検出するポテンショメータ１６が備えられると共に、
左操作レバー１０の前後方向の操作位置を検出するポテ
ンショメータ１７、左右方向の操作位置を検出するポテ
ンショメータ１８が備えられている。そして、各ポテン
ショメータ１５〜１８からの操作信号が制御装置１９に
入力されている。

【００１２】図１及び図５に示すように、ブーム４（第
１ブーム部分４ａ）の上下角度を検出するポテンショメ
ータ３６、第２ブーム部分４ｂの左右角度を検出するポ
テンショメータ３７、及び、アーム５の前後角度を検出
するポテンショメータ３８が設けられており、この各ポ
テンショメータ３６，３７，３８からの検出信号が、制
御装置１９に入力されている。図１及び図４に示すよう
に旋回台２においては、右側にバックホウ装置３が配置
され、左側に運転席２８や右及び左操作レバー９，１０
等で構成された運転部２７が配置されている。そして、
旋回台２の左右中央において、バックホウ装置３と運転
部２７とを仕切る窓付きの縦仕切り板２９が設けられて
おり、この縦仕切り板２９の上端に旋回台２の外側に沿
った半円形状の上仕切り板３０が固定されている。そし
て、図３及び図４に示すように、地面Ｇから所定高さに
ある所定位置Ｄより上方の範囲において、縦仕切り板２
９より前方（外方）に所定距離だけ離れた前牽制面Ａ
１、及び縦仕切り板２９のバックホウ装置３側の側面か
ら右方（外方）に所定距離だけ離れた横牽制面Ａ２が、
制御装置１９内に設定されている。この場合、図３に示
すようにバケット６をアーム５の先端に連結しているバ
ケットピン６ａが、この前牽制面Ａ１上に在る状態にお
いてバケット６を最も運転部２７側に近づくように操作
しても、縦仕切り板２９から所定距離だけ離れた軌跡Ｃ
１上にバケット６の先端が在るように、前牽制面Ａ１が
設定されている。図２に示すように、バケットピン６ａ
が横牽制面Ａ２上に在る状態において、バケット６の横
側面が縦仕切り板２９から所定距離だけ離れた軌跡Ｃ２
上に在るように、横牽制面Ａ２が設定されている。又、
前及び横牽制面Ａ１，Ａ２から所定距離だけ前方又は右
方に離れた面が設定され、この空間の面と前及び横牽制
面Ａ１，Ａ２との間が、前牽制領域Ｂ１及び横牽制領域
Ｂ２として制御装置１９内に設定されている。バックホ
ウ装置３により地面Ｇの掘削を行う場合、バックホウ装
置３がどれだけ走行装置１側に寄って掘削が行えるかと
言う、バックホウ装置３自身の機械的な作動限界が事前
に求められている。そして、作動限界に操作した場合に
バケットピン６ａがどの軌跡を通るかが算出されてお
り、この作動限界に対応するバケットピン６ａの軌跡よ
りも少し余裕（外側）のある軌跡を境界面Ｅとして、図
３に示すように所定位置Ｄより下方の範囲において、境
界面Ｅを制御装置１９内に設定している。境界面Ｅは前
牽制面Ａ１に滑らかにつながるように設定されており、
バケットピン６ａが境界面Ｅ上に在る場合においてバケ
ット６を最も走行装置１に近づくように操作した場合、
バケット６の先端は軌跡Ｃ３上を通る。以上のような前
及び横牽制面Ａ１，Ａ２、前及び横牽制領域Ｂ１，Ｂ
２、境界面Ｅは旋回台２に対して設定されているもので
あり、旋回台２が旋回するのに伴い、旋回台２と一緒に
移動して行くものである。制御装置１９においては、ポ
テンショメータ３６，３７，３８からの信号によるブー
ム４（第１ブーム部分４ａ）の上下角度、第２ブーム部
分４ｂの左右角度及びアーム５の前後角度と、第１ブー
ム部分４ａ、第２ブーム部分４ｂ及びアーム５の各長さ
とにより、バケットピン６ａの位置を常時算出してい
る。そして、バケットピン６ａが図３及び図４に示す前
及び横牽制領域Ｂ１，Ｂ２に入り込むと、パイロット弁
３１ａ〜３２ｂ，３５ａ，３５ｂを操作して右及び左操
作レバー９，１０の操作に関係なく、バックホウ装置３
の油圧シリンダ１１，１２，７の速度が減速操作され
る。この場合、バケットピン６ａが前及び横牽制領域Ｂ
１，Ｂ２に入り込むほど、つまり、バケットピン６ａが
前及び横牽制面Ａ１，Ａ２に近づくほど大きく減速操作
されるように構成している。そして、バケットピン６ａ
が前及び横牽制面Ａ１，Ａ２上に位置するような状態に
なった場合、バケットピン６ａが前及び横牽制面Ａ１，
Ａ２から離れる方向にバックホウ装置３が操作された場
合には、前述の減速とは逆に前及び横牽制領域Ｂ１，Ｂ
２内で各油圧シリンダ１１，１２，７の速度が増速操作
されて行き、前及び横牽制領域Ｂ１，Ｂ２から出たとき
に通常の速度に戻し操作される。逆にバケットピン６ａ
が前及び横牽制面Ａ１，Ａ２上から少しでも前及び横牽
制面Ａ１，Ａ２を越えて運転部２７側に操作されようと
した場合には、パイロット弁３１ａ〜３２ｂ，３５ａ，
３５ｂのパイロット圧が消えて、制御弁２１，２２，２
５によりバックホウ装置３の油圧シリンダ１１，１２，
７が停止操作される。又、バケットピン６ａが前及び横
牽制面Ａ１，Ａ２上に位置する場合、バケット６の油圧
シリンダ１３の操作は行えるのであり、バケットピン６
ａが前及び横牽制面Ａ１，Ａ２上を移動して行くような
操作も極低速にて行える。

【００１３】次に、ブーム４等の揺動角度を検出するポ
テンショメータ３６，３７，３８のうち、ポテンショメ
ータ３７を代表例としてその取り付け構造について説明
する。図６に示すように、第１ブーム部分４ａと第２ブ
ーム部分４ｂとの連結軸芯Ｐ１位置に、第１ブーム部分
４ａの上面より支持ボス３９を上向きに延出する。この
支持ボス３９内に設置空間を形成し、設置空間内にポテ
ンショメータ３７をその入力軸が上向き開口部に向かう
ように取り付け固定して、ポテンショメータ３７を第１
ブーム部分４ａに属させる。更に、設置空間内のポテン
ショメータ３７より開口部側に、軸受部材としてのベア
リング４０，４０を介して検出軸４１を枢支し、検出軸
４１の軸芯を軸芯Ｐ１に一致させている。検出軸４１の
内端面からその軸芯に沿って嵌合孔を形成し、この嵌合
孔にポテンショメータ３７の入力軸を差し込み嵌合し
て、検出軸４１と入力軸とを一体回転可能に構成する。
一方、検出軸４１の一端を支持ボス３９より外方に突出
させ、その突出端に連結ボス４２Ａをキー止めし、この
連結ボス４２Ａより一体で連結用部材としての連結用ア
ーム４２を設け、その連結用アーム４２の先端を第２ブ
ーム部分４ｂの上面に固定してある。このような構成に
よって、第１ブーム部分４ａと第２ブーム部分４ｂとが
相対回転すると、ポテンショメータ３７で揺動角度を検
出可能である。ベアリング４０，４０を検出軸４１に外
嵌して検出軸４１の軸端鍔と軸用止め輪４３とでベアリ
ング４０，４０の検出軸４１軸芯方向への移動を阻止し
て、検出軸４１とベアリング４０，４０とを一体移動可
能に構成し、この検出軸４１とベアリング４０，４０と
を一体で検出軸４１の軸芯方向に移動可能に構成してあ
る。そして、設置空間内に穴用止め輪４４を嵌めてベア
リング４０，４０の設置空間からの抜け出しを阻止して
いる。次に連結用部材４２の取り付け構造について説明
する。図６に示すように、第２ブーム部分４ｂの上面に
取り付け座を形成し、連結用ボス４２Ａより一体的に連
結用板材４２Ｂを延出して、その延出端を取り付け座に
取り付け固定するようにしてある。連結用板材４２Ｂ
は、連結用ボス４２Ａと取り付け座近くで折り曲げ部を
有しており、全長に亘って弾性の高い板状を呈してい
る。この連結用板材４２Ｂの断面を、図７に示すよう
に、長方形状に設定し、検出軸４１の軸芯を中心とした
周方向に、前記した長方形状の長辺を沿わせるようにし
てある。これによって、この連結用板材４２Ｂは、周方
向においては横長な断面形状を呈するところから断面係
数が大きく剛性が大である。従って、検出軸４１を回転
駆動するに支障は少ない。一方、そのような断面形状で
あるから、径方向においては、断面係数が周方向におけ
るよりも小さく柔軟性が高い。従って、第２ブーム部分
４ｂの取り付け座と検出軸４１の軸芯との間隔が所定間
隔より外れた場合であっても、その柔軟性によって間隔
のズレを解消する。しかも、連結用板材４２Ｂは、第２
ブーム部分４ｂの上面取り付け座から検出軸４１の上端
までに亘って斜めに掛け渡されているので、柔軟性のあ
る効果は検出軸４１の軸芯方向に平行な、取り付け座と
検出軸４１の上端との間隔のズレも吸収する。この構成
の場合には、連結用板材４２Ｂ全体が軟鋼等からなる弾
性部分Ｘとなる。

【００１４】〔別実施例〕 弾性部分Ｘとしては次のような形状のものでもよ
い。図８に示すように、連結用板材４２Ｂの中間に、板
の厚み方向に板を波打たせたジャバラ状部分を形成し、
この部分の伸縮作用によって間隔のズレを吸収してもよ
い。この部分を弾性部分Ｘと称する。従って、連結用板
材４２Ｂとしては軟鋼製の同質材料で形成してもよい
が、特に、弾性部分のみ軟性度の高い材料で形成し、他
の部分と接合してもよい。 では、連結用板材４２Ｂ自体に弾性部分を形成し
たが、連結用板材４２Ｂとは別に、その連結用板材４２
Ｂと第２ブーム部分４ｂの取り付け座との間に、弾性部
材４５を設けてもよい。つまり、図９に示すように、長
辺の断面を有する長方体の弾性部材４５を形成し、その
長辺を前記周方向に平行に設定して設置する。この弾性
部材４５は、ゴム製の矩体部４５Ａと、この矩体部４５
Ａの上面に焼き付けられスタッドボルトを突設した天板
部４５Ｂと、この矩体部４５Ａの下面に焼き付けられた
底板部４５Ｃとからなる。このゴム製の矩体部４５Ａ
は、図示するように、前記周方向に長い断面形状を有す
るので、その周方向へは変形しにくく剛性度が高い。一
方、前記半径方向へは変形しやすく、軟性度が高い。 図１０に示すように、弾性部材４５としては、円柱
状のゴム製矩体部４５Ａを底板部４５Ｃに焼き付け固着
し、更に、矩体部４５Ａの両脇に側板部４５Ｄを立ち上
げ、矩体部４５Ａを側板部４５Ｄに接当させて、矩体部
４５Ａの変形を側板部４５Ｄで規制する構成を採ってい
る。そして、この両側板部４５Ｄを前記周方向に一定間
隔をもって配置し、矩体部４５Ａの前記周方向での剛性
度を間接的に側板部４５Ｄで構成するようにしてもよ
い。 図１１に示すように、支持ボス３９の上面に対し
て、検出軸４１を取り付けた連結用ボス４２Ａの対向面
を、一定の間隙を持って設置してある。つまり、支持ボ
ス３９の周縁に円周溝を形成するとともに、連結用ボス
４２Ａの下面周縁に下向きに突出する鍔部４２ａを形成
し、この鍔部４２ａを円周溝に入り込ませてラビリンス
シール構造を形成する。これによって、検出軸４１を支
持するベアリング４０及びオイルシール４６への異物の
進入を効果的に阻止できる。 検出軸４１としては、ポテンショメータ３６，３８
に連係される検出軸に適用してもよい。又、もっと一般
化した相対回転する部材同志の回転量を計る構造に適用
してもよい。 連結用部材４２としては、強度的に満足できれば、
硬質樹脂製のものでもよく、必ずしも鋼等の金属に限定
されるものではない。

【００１５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの全体側面図

【図２】バックホウ装置の平面図

【図３】前牽制面、前牽制領域及び境界面を示すバック
ホウの概略側面図

【図４】前及び横牽制面、前及び横牽制領域を示すバッ
クホウの概略平面図

【図５】バックホウ装置の各油圧シリンダ、制御弁、パ
イロット弁、右及び左操作レバー等の概略回路図

【図６】検出軸と連結用部材との取り付け状態を示す縦
断側面図

【図７】連結用部材を示す斜視図

【図８】連結用部材の別実施例を示す斜視図

【図９】弾性部材を示す斜視図

【図１０】弾性部材の別実施例を示す斜視図

【図１１】検出軸の支持構造の別実施例を示す縦断側面
図

【符号の説明】

４ａ 第１部材 ４ｂ 第２部材 ４１ 検出軸 ４２ 連結用部材 ４５ 弾性部材 Ｘ 弾性部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに相対回転する第１部材（４ａ）と
   第２部材（４ｂ）とのうちの第１部材（４ａ）に、第１
   ・第２部材（４ａ），（４ｂ）の相対回転量を検出する
   為の検出軸（４１）を枢支するとともに、前記検出軸
   （４１）に、前記第２部材（４ｂ）より延出された連結
   用部材（４２）を連結固定してある作業装置の姿勢変更
   検出機構であって、 前記連結用部材（４２）の少なくとも一部に、前記検出
   軸（４１）に前記連結用部材（４２）を取り付けた状態
   で、前記検出軸（４１）の軸芯を中心とした半径方向に
   平行な方向で柔軟性が高く、かつ、周方向に平行な方向
   で剛性の高い、弾性部分（Ｘ）を有している作業装置の
   姿勢変更検出機構。
2. 【請求項２】 互いに相対回転する第１部材（４ａ）と
   第２部材（４ｂ）とのうちの第１部材（４ａ）に、第１
   ・第２部材（４ａ），（４ｂ）の相対回転量を検出する
   為の検出軸（４１）を支持するとともに、前記検出軸
   （４１）に、前記第２部材（４ｂ）より延出された連結
   用部材（４２）を連結固定してある作業装置の姿勢変更
   検出機構であって、 前記第２部材（４ｂ）と前記連結用部材（４２）との間
   に、前記検出軸（４１）の軸芯を中心とした半径方向に
   平行な方向で柔軟性が高く、かつ、周方向に平行な方向
   で剛性の高い、弾性部材（４５）を介在させてある作業
   装置の姿勢変更検出機構。