JPS58151505A - 角度計の電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被測定物がある角度移動したときの基準位置
からの角度を一定する角度針に係り、特にその角度針を
作動するのに好適な角度計の電源装置に関する。

各＊＊器な操作する場合、その機器の動作部の１１６角
度を検出してこれを表示し、又は制御のためのデータと
する必要が生じることがある。通常このような場合には
、電気的、磁気的角度計が用いられることが多い。この
ような機器および角度針の１例を第１図乃至第３図に示
す。

第１図は油圧シ冒ベルの概略構成を示すｇｓ面図で、ｌ
は油圧ショベル本体、２はフロント慎傅を示す。３は本
体１に俯仰自在に支持されたブーム、４はブーム３に揺
動自在に支持されたアーム、５はアーム４に回動自在に
支持されたパケットである。６はブーム３を俯仰させる
ブームシリンダ、７はアーム４を揺動させるアームシリ
ンダ、８はパケット５を回動させるパケットシリンダで
あり、本体１に塔載されている油圧ポンプからの圧油に
より駆動される。９ｍはブーム３の支持部に設けられた
ブーム角度針、９ｂはアーム４の支持部に設けられたア
ーム角度針、９Ｃはパケット５の支持部に設けられたパ
ケット角度針である。

第２図はアーム角度計９ｂの概略構成を示す図である。

なお、ブーム角度計９１、パケット角度ｉ９ｃも同じ構
成であるので、以下の説明では単に角度計９ｂと称する
。図で１１はアーム４０所定位置ＫＪｌｊ付けられたリ
ングで、アーム４の移動とともにその支持部の周囲を移
動する。１２はブーム３Ｋ１ｍ定されているアーム４の
支持軸と同心状層でプーム３に取付けられた角度針本体
である。

１３は角度針本体１２の央出しだ側ｗＩＫ設けられたベ
アリングである。１４は角度針本体１２を覆うとと４Ｋ
ＩＩｒ記リンク１１と結合された回転カバーで、リンク
１１の移動にしたがって角度針本体１２の周緻をベアリ
ング１３により円滑に回動する。１５は回転カバー１４
に固定された回転軸である。１６は角度針本体１２の底
部に設けられたケースで、その内１１Ｋ後述する角度セ
ンナを収納している。１７は角度センナの円板と結合さ
れたセンナ回転軸である。１８は回転軸１５とセンサー
転輪１７とを紬合し、前者の回転を後者に伝えるための
カップリングである。

第３−は角度針９ｂのケース１６に収納された角度セン
サ２０の一部分の平面図である。

２１はセンサ回転軸１７に固定された円板である。２２
は円板２１０面上に、その金屑にわたって着磁された磁
石であり、Ｎ極とＳ極が交互に配置されている。例えば
、磁石２２が全身で１０２４個のＮ極と８極の組合せを
有するものとすると、′Ｎ極とＳ極の境界２２１間の角
度は ３６０　／１０２４−０．３１５°　となる。２３は円
板２１０面上において磁石２２の内側又は外側（図では
内側にある。）に着磁された一対のＮ極Ｓ極より成る磁
石であり、Ｎ極と８極の境界２３ａは角度計測の基準位
置となる。

２４．２５．２６はそれぞれ磁気抵抗素子又はホール素
子（以下、磁気抵抗素子を用いて説明する。）であり、
磁気抵抗素子２４．２５は所定の間隔を置いて磁石２２
と対向するようにケース１６又は適宜の支持体に固定さ
れている。磁気抵抗素子２６は磁気抵抗素子２４．２５
の中間で、かつ、磁石２３の軌跡と対向するように設け
られている。

各磁気抵抗素子２４．２５．２６はＮ極と８極の境界２
２ｍ、２３１ｋが通過する毎ＶＣ１個の電気的パルスを
発生する。

第４図に磁気抵抗素子ｚ４．２５．２６に発生するパル
スの波形図を示す。

図で、人は磁気抵抗素子２４の、Ｂは磁気抵抗素子２Ｂ
の、Ｃは磁気抵抗素子２６の波形である。

前述のｆｉＫしたがうと、波形Ａ、Ｂの１つのパルスの
立上がりから次のパルスの立上がりまでの間隔αが０．
３５°に相当することとなる。図から明らかなよ５に、
嫌気ｍｆＩｃｓｔ子２４．２５は、−ｔ−ノミ生するパ
ルスの位相が図示のようにずれる状態で配置される。こ
れＫより円板２１０回転方向を判別することができるよ
うになっている。磁気抵抗素子２６は、アーム４が定め
られた基準位置に遣したとき磁石２３の境界２３ｍと対
向し、波形ＣＫ示すＩＩＩのパルスを発生する。

各磁気抵抗素子２４．２５．２６はカウンタに一続され
ていて、例えば円板２１が時針方向に回転する場合は磁
気逢！ＩＣ嵩子２４で発生するパルスなカウントして加
算してゆき、逆回転の場合は磁気抵抗素子２５で発生す
るパルスをカウントして減算してゆく。磁気抵抗素子２
６が波形ＣＫ示すパルスを発生すると、カフ／りが０に
リセットされる。このように、基準位置からのパルスな
ｉ１″を数することにより角度が測定される。なお、こ
のような角度針はよく知られているので、より詳細な説
明は省略する。

プーム３に対してアーム４が回動すると、アーム４に固
定されたリンク１１も回動するので回転カバー１４、回
転軸１５も回動し、カップリング１８を介してセンサ回
転軸１７、円板２１も回動する。従って、アーム４の回
動量及び回動方向に応じて角度センナからパルスが発生
することとなり、カラ／りによりこれを計数して、プー
ム３に対するアーム４の角度を検出することができる。

第５図に、油圧ショベルによる掘削を任意の軌跡で自動
的に行５ことができる、油圧ショベル掘削軌跡制御装置
の角度検出に上記の角度計を使用する場合のブロック図
を示す。

図で２７は油圧ショベルに塔載されているバッテリ、２
８はバッテリ２７から電源を供給されている油圧ショベ
ルのエンジ／である。２９は掘削軌跡制＃装置を示し、
３ｏはその電源切ｗＩｔ器、３１は演算装置善な含む制
御部である。３２　ｍ、　３２ｂ。

３２ｃは前記各角度針９畠、９ｂ、９Ｃ３おけるｄ１虱
抵抗虜子２４．２５．２６にＩＩＩ続されるカウンタ１
ｇ１ＩＩＩＩである。２０　ｍ、２０　ｂ、　２０　ｃ
は前記各角度針９１．９ｂ、１ｌＣＫおゆる磁石２２．
２３及びこれに対向する磁気抵抗素子２４．２５．２６
で構成される角度センナを示す。

油圧シラベルがｍｓ軌跡制御を受けて作動しているとき
は、電源切断器３０はオンにされているので、ｍ１１１
１３１、各角度針のカウンタ回路２３ａ。

２３ｂ、２３Ｃ１角度センナ２０ｍ、２０ｂ、２０Ｃは
バッテリにより作動している。しかし、４１１ｆＩＡ軌
跡制御を行わないときは電源切断器３０はオフにされ、
制御＄３１、各カウンタ回路及び角度センすは不作−と
なり、油圧ショベルのフロント機構２はオペレータによ
り手−で操作される。

ところで、各カウンター路３２ｍ、３２ｂ、３２Ｃ及び
角度セン９２０ｍ、２０ｂ、２０ｃとバッテリ２７との
接続が−ｊ［断たれると各角度針９ｍ。

９ｂ、９ｃは不−作となる。そして、この角度計不動作
の状態からあらためて角度検出を行う場合、単にバッテ
リ２７を再度接続しても基準位置からの角度の検出はで
幹ない。従って、この場合の角度検出は次のようにして
行う。即ち、油圧ショベルのオペレータは、まず、油圧
ショベルのエンジンを動作させてフロント機構２の各部
を作動し得る状態とした後、電源切断器２１をオンにし
て制ｍ部３１．各カウンタ回路３２暑、３２ｂ、３２ｃ
及び角度センサ２０１．２０ｂ、２０ＣＫ／’ツテリ２
７を接続し、次に、フロント機構２のブーム３、アーム
４、パケット５を所定の位置まで移動させて各角度針の
円板２１を回動し、磁石２３が磁気抵抗素子２６を通過
する基準位置に到達さぜる。これにより基準位置からの
角度の検出が可能となる。なお、基準位置の１例として
、ｒ−ム４及びパケット５を最も伸ばした状喝でプーム
３を下げてパケット５の先端が地面についた姿勢を基準
位置とする場合がある。このとき、各角度針９８．９ｂ
、９ｃ角度センナの磁気抵抗素子２６は磁石　・２３の
境界２３麿と対向位置にあることとなるっこのような操
作は、オペレータにとり【は面倒であり、余分な操作を
強制するばかりではなく、迅速な油圧ショベル本来の操
作及び角度検出もできなくなるという欠点があった。

この欠点を除くため、従来から採用されている装置を第
６−に示す。

図で、バッテリ２７、エンジン２８、電源切断！Ｉ３０
、制御［Ｉｎ２、カウンタ回路３２　ｍ、　３２ｂ。

３２Ｃ１角度センサ２０ｍ、２０ｂ、２０ｅＫついては
第５図に示すものと同じである。、３４Ｍ。

３４ｂ、３４ｅは制御＠３１とカウンタ回路３２１％３
２ｂ、３２Ｇとの間に接続され、カウンタ回路の計数な
記憶するメモリ、３５はメモリ３４ａ。

３４ｂ、３４Ｃを常時作動状態としておくためのバック
アップ電源で島るっ との装置においては、電源切断ｅｈ３０をオフとしても
、その時点でのカウンタ回路の計数がメモリ３４ｍ、３
４ｂ、３４ｃＫ記憶されているので、基準位置からの角
度の検出は電源切断器３０をオンにすれば直ちに行うこ
とができ、第５図に示す装置の欠点は解除される。

しかしながら、フロント機構２の各部を中途の状ｌ１ｌ
（各シリンダがそのストロークエンドの中間にある状態
）で停止させて電源切断器３０をオフにした場合、フロ
ント機構２の各部は自重によりその位置を変えるので、
次に電源切断器３０をオンにしても、検出される角度は
前記各部の変化した位置の角度ではなく、メモリ３４１
，３４ｂ％３４Ｃに記憶されている停止時の角度である
ため正確な角度、検出は不可能である。そして、これを
避けるためには、オペレータは一旦、パケット５が地面
につくまでフロント機構２を操作して自重による変化が
生じない状態とした後、電源切断器３０をオフにし、フ
、ロント機構２の各部の角度とメモリに記憶されている
値との一致が保持されるようにしておかねばならない。

このような操作は、第５図に示す装置と同じく、オペレ
ータにとって面倒でかつ余分な操作であり、次の油圧シ
ョベルの迅速な操作を妨げる場合も生じるという欠点が
あった。

本発明の目的は、従来の上記欠点を除き、特別な操作を
要することなく、機器の操作開始時直ちに角度検出かで
會る角度針の電Ｓ装置を１ｊ＆供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、角度針を作−する
電源とは別にバックアップ電源を設け、角度針の電＃ｌ
を切断したとき自動的にバックアップ電源が角度針に接
続されるようにしたことを峙砿とする。

以下、本発明を第７図に示す一実施例に基づいて説明す
る。

１１７１１で、バッテリ２７、エンジン２８．　＠削軌
跡制御装置２９、電源切断器３０、制御ｓ３１、カウン
タ回路３２ｍ　、　３２ｂ　、　３２ｃ、角度センナ２
０ｍ、２０ｂ。

２０Ｃは従来のものと同じである。３６は制御部３１と
カクンタ＠　＠３２鳳、３２ｂ、　３２Ｃとの間に接続
された麿−電源切換装置、３７は自動電源切換装置３６
に回続されたバックアップ電源であり、リチウム層り嵩
電池等で構成される。　　　　　自動電源切換１１ｔ３
６は、電源切断器３０がオンのと幹はパッチ１７２７を
カウンタ回路３２ａ１３２ｂ、３２ｃに接続し、電源切
断器３０がオフになると自動的にバックアップ電１［３
７をカウンタ回路３２ａ１３ｊｂ、３２Ｃ１ｌｉ続する
＊ａを有する。

１１ｇ８図は第７図における自動電源切換装置３６の一
具体例を示す図である。

この具体例においては、自動ｌｌ１ｃｆｊｌ切換装［３
６は２１ｍのダイオード３８１．３８ｂにより構成され
る。ダイオード３８１の正極は制御部３１に、又、ダイ
オード３８ｂの正極はバックアップｔＳ３７に接続され
ている。各ダイオード３８　Ｍ　、３８ｂの負極どうし
は自動電源切換装置３６の出力１ｌｌ１４１子に接続さ
れる。この場合、バックアップ電源３７の電圧はバッテ
リ２７の電圧より低い値に設定される。従って、ＩＩｔ
＃切断器３ｏがオンのときは、パラｆ　Ｉ）　２７がｔ
Ｊ’）７ｆｉ回路３２ｍ、３２ｂ、３２Ｃに接続され、
電源切断！３０がオフになると直ちにその接続はバック
アップ電＋１３７に切換えられる。７ 次に、本実施例の動作を説明する。

電源切断器３０をオンとし、掘削軌跡制御装置２９を作
動させて油圧ショベルの掘削制御を行っているときは、
各角度針９ｍ、９ｂ、９ｃのカウンター路３２　ａ　ｓ
　３２　ｂ　、３２　’　＊　ｌ’１度セ／す２０１．
２Ｑｂ、２０Ｃにはノ（ツテリ２７が接続され、これに
より角に針９ｍ、９ｂ、９Ｃが角度検出を行い、その値
をデータとして掘削軌跡制御装置２９に人力している。

ｍ制軌＃−御装置２９を使用しない場合、電源切断６３
０はオフとされ、バッテリ２７とカウンター路３２畠、
ａ２ｂ、３２ｃ、角度センサ２０ｍ。

２０ｂ、２０Ｃの接続は断たれる。しかし、電源切断器
３０のオフと同時に自動電源切換装置３６によりバック
アップ電源３７がカウンタ回路３２ｍ。

３３ｂ、３２ｃ、角度センサ２０１．２０ｂ、２０ｃと
自動的にｉＩ続される。これにより、カウンタ回路３２
畠、３２ｂ、３２Ｃ１角度センサ２０Ｍ。

２０ｂ、２０ｃには常時電源が接続されていることとな
り、油圧ショベルのフロント機構２の各部の角度を、常
に検出することができる。

なお、カウンタ回路３２ｍ、３２ｂ、３２ｃをＣＭＯ８
で構成すれば、バックアップ電源３７の消費電力はきわ
めて少なくて済む。

このように、本実施例では、自動電源切換装置およびバ
ックアップ電源を設けて角度針のカウンタ回路および角
度センサを常時電源に接続するようにしたので、同等面
倒な操作を行うことなく、油圧ショベルの操作開始時、
直ちにフロン）ｄｉ４１１の各部の内置を検出すること
ができる。

第９図は本発明の他の実施例に係る角度１の電源装置を
示すものである。

図で、第７図に示す実施例と同一部分には同一符号を付
して説明な省略する。３８は電源切断器３０とバックア
ップ電源３７との閾に接続された充１１１ｃ器である。

充電器３８はバックアップ成＃３７の容量が低下したと
きこれを検出し、電源切断器３０がオンの期間にバッテ
リ２７によりバックアップ電＃３７を充電する。

本実施例においては、さぎの実施例と同じ効果を奏する
とともに、さらに、充ｉＥ器を設けたので、バックアッ
プ電源の容量低下を防止することができる。

４１０図は本発明のさらに他の実施例に係る角度針の電
ＩＩＡ値瀘を示すものであるっ−で第７図に示す実施例
と同一部分には同一符号な付しである。本実施例が第７
図に示す実施例と異なる点は、バッテリ２７と自動電源
切換装置３６とが、ｍ削軌跡制御装置２９を介在するこ
となく、直ｍｓ＃ｌされている点である。

従って、各角度針９ａ、９ｂ、９ｃのカウンター路３２
ｍ、３２ｂ、３２Ｃ，角度センサ２０鳳、２０ｂ、２０
ｃには常時バッテリ２７が接続され、バッテリ２７の交
換時のみバックアップ電８３７がＩＩ続されることとな
る。

このような構成により、本ＩＩｌ！麹例においては、第
７図に示す実施例と閂じ効果を奏するととも（、さらに
、バックアップ電源の消耗を最小＠ＩＩＫ抑、　えるこ
とができる。

なお、以上の説明においては、油圧ショベルおよびその
嶺制軌ｍ制御装置を例示して説明したが、本発明はこれ
に限ることはなく、カウンタと角度センサを有する角度
針を使用する機器、この角度計のデータを入力とする制
御装置であれば適用することができる。

以上説明したように、本発明では、バックアップｗＬ＃
と自動電源切換装置とを設け、角度針のカウンタおよび
角度センサを常時電源に接続するようにしたので、特別
の操作を行うことなく、４器の操作開始時直ちに角度を
検出することができる９

【図面の簡単な説明】

第１図は油圧ショベルの概略構成の１１面図、第２図は
角度針の概略構成を示す図、第３図は角度センサの一部
を示す平面図、１器４図は角度センナの波形図、第５図
は体来の角度針の電源装置のブロック図、第６図は従来
の他の角度針の電源装置のブロック図、第７図は本発明
の一実施例に係る角ＩＬｒｔの電源装置のブロック図、
第８図は第７図に示す自動電源切換装置の回路の具体例
を示す図、第９図は本発明の他の実施例に係る角度針の
電源装置のブロック図、第１０図は本発明のさらに他の
実施例に係る角度針の電Ｉ／ｌ装置のブロック図である
。 ９１．９　ｂ　、　９　ｃ　・・−・−角度針、２０，
２０１゜２０ｂ、２０ｃ・・・・・・角度センサ、２７
・・・・・・）（ツテリ、３２　ａ、　３２　ｂ、３２
　ｃ・・・・・・カウンター路、３６・・・・・・自動
電源切換装置、３７・・・・・・）（ツクアップ電源。 代　橿　人　　弁壜士　　武　−次部（ほか１名［３３
口 第４図 第５１７１ 篤６図 −［５７図 第８図 拓 ＋Ｔ　９面 ７ 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物の移動角に応じた数のパルスな発生するｆＩ４
   ｊＩ！セ／すと、前記パルスを計数する男つンタとから
   なる角度針と、この角度針を作動する電源とを備えたも
   のにおいて、バックアップ電源と、＃紀′４１！謔と前
   記角度針とを接続し、この接続が遮断したとき前記バッ
   クアップ電源を前記角度針に接続するｌ！Ｗｈ電源切換
   装置とを設けたことを特徴とする角度針の電源装置。