KR20010071350A

KR20010071350A - 건설기계의 작업장치

Info

Publication number: KR20010071350A
Application number: KR1020007013492A
Authority: KR
Inventors: 도미타사다히사; 스기야마겐로쿠; 하가마사카즈; 스즈키료헤이; 하세가와도시오; 다하라고지
Original assignee: 세구치 류이치; 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-07-28
Also published as: EP1092809A1; EP1930508A2; EP1930507A2; CN1297504A; WO2000058571A1; CN100469979C; EP1092809A4; DE60041169D1; EP1092809B1; EP1930507B1; KR100399727B1; EP1930507A3; DE60043911D1; EP1930508A3; US6564480B1

Abstract

부움(3)에 설치된 핀(22)의 끝면(22b)에 오목부(22a)를 형성하고 그 오목부 (22a)에 각도센서(21)의 케이스(21a)를 배치함과 동시에, 레버(23)의 가동범위를 피하여 입력축(21b)을 둘러싸도록 입력축(21b)의 축방향으로 돌출하는 플랜지(218)를 케이스(21a)로부터 돌출 설치하였다. 특히 플랜지(218)의 돌출량을 입력축 (21c)의 돌출량보다 크게 함으로써, 플랜지(218)에 의한 입력축(21b)의 보호기능을 향상시킬 수 있다.

Description

건설기계의 작업장치{WORKING DEVICE OF CONSTRUCTION MACHINERY}

유압셔블과 같은 건설기계에서는 작업장치에 각도센서를 가지고 있다. 이와 같은 작업장치에서는 부움과 아암은 핀을 거쳐 서로 회동가능하게 연결되어 있고, 그들 사이의 상대각도는 부움측면에 설치된 각도센서에 의해 검출된다. 각도센서는 입력축과 입력축의 회전각도를 검출하는 센서부와 그들을 수용하는 케이스로 구성되고, 입력축은 레버에 의해 아암에 연결되어 있다. 아암이 핀에 관하여 회동되면 아암의 회전에 연동하는 레버에 의해 각도센서의 입력축이 회동된다. 이 입력축의 회전각도는 센서부에 의해 검출되고, 그 검출치에 의거하여 아암의 상대각도가 구해진다.

본 출원은 일본국 특원평 11-88797호, 특원평 11-88798호 및 특원평 11-113794호를 기초로 하고, 그 내용은 인용문으로서 여기에 포함된다.

본 발명은 건설기계의 작업장치에 관한 것으로, 유압셔블의 부움과 아암과 같이 서로 회동가능하게 연결된 부재사이의 상대 회동각을 계측하는 각도센서를 가지는 작업장치에 관한 것이다.

도 1은 유압셔블의 개략 구성을 나타내는 도,

도 2는 제 1 실시예를 설명하는 도면으로, 각도센서의 설치상태를 나타내는 단면도,

도 3은 도 2에 나타내는 각도센서(21)의 상세를 나타내는 도,

도 4a는 케이스(21a)의 정면도,

도 4b는 도 4a의 케이스(21a)를 아래 쪽에서 본 도,

도 4c는 도 4a의 B1-B1 단면도,

도 5a는 제 2 실시예를 설명하는 도면으로, 핀(22)의 각도센서 부분을 부움측쪽에서 본 도,

도 5b는 도 5a의 X1-X1단면도,

도 6은 제 3 실시예를 나타내는 도,

도 7은 제 4 실시예를 나타내는 도면으로, 핀(22) 부분의 단면을 나타내는 도,

도 8은 도 7의 각도센서(21)의 부분을 상세하게 나타내는 도,

도 9는 입력축(21b)의 주위 전 둘레에 걸쳐 플랜지(33)를 설치한 경우를 나타내는 도,

도 10은 하니스(216)의 배치방법을 설명하는 도,

도 11a는 케이스(21aA)의 정면도,

도 11b는 도 11a의 케이스(21aA)를 도시 아래 쪽에서 본 도,

도 11c는 도 11a의 C-C 단면도,

도 12a는 케이스(21aA)의 변형예를 나타내는 도면으로, 케이스(21aB)의 사시도,

도 12b는 케이스(21aB)의 상세형상을 나타내는 단면도,

도 13a는 밀봉부재(34)를 나타내는 평면도,

도 13b는 도 13a의 단면도,

도 14는 도 1에 나타내는 프론트작업장치(6)의 핀(22) 부근의 확대도,

도 15는 도 14의 연결부분을 B3방향에서 본 도,

도 16은 도 15의 각도센서(21) 부분을 상세하게 나타내는 도,

도 17은 도 16의 각도센서(21)의 상세를 나타내는 단면도,

도 18a는 각도센서(21) 및 레버(23)를 부움측쪽에서 본 도,

도 18b는 도 18a의 보호커버(30C)를 벗겨내고 나타내는 도,

도 19a는 하중(F1)이 가해졌을 때의 레버(23)를 나타내는 도,

도 19b는 하중(F2)이 가해졌을 때의 레버(23)를 나타내는 도,

도 20a는 외력(F)이 가해졌을 때의 레버(23)를 나타내는 도,

도 20b는 변형시의 레버(23)의 각 치수를 나타내는 도,

도 20c는 레버(23)와 입력축(21b)의 연결부의 치수를 나타내는 도,

도 21a는 연결상태의 해제에 관한 다른 예를 나타내는 도면으로, 레버(70)에 충격하중이 작용하지 않는 경우를 나타내는 도,

도 21b는 연결상태의 해제에 관한 다른 예를 나타내는 도면으로, 하중(F2)이작용한 경우를 나타내는 도면이다.

그런데, 각도센서는 부움의 측면에 돌출하도록 설치되어 있고, 레버의 한쪽끝은 각도센서의 입력축에 연결되고, 다른쪽 끝은 아암의 측면에 고정되어 있다. 그 때문에 작업시에는 부움측쪽에 돌출되어 있는 각도센서나 레버에 토사 등이 충돌하거나, 각도센서나 레버가 주위의 물건과 간섭하기 쉽다는 문제가 있었다. 그 때문에 이들 충돌 등으로 부터 각도센서를 보호하기 위하여 큰 보호커버가 필요하였다. 또 레버에 토사 등이 충돌하면 레버를 거쳐 각도센서의 입력축에 충격이 가해져 각도센서가 파손된다는 염려가 있었다.

본 발명의 목적은, 부움 등에 설치되는 각도센서가 토사 등에 의해 파손되기 어렵게 한 건설기계의 작업장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 건설기계의 작업장치는, 제 1 부재와, 일체로 설치된 연결부재를 거쳐 제 1 부재가 회동자유롭게 연결되는 제 2 부재와, 제 1 부재에 의해 회전구동되는 입력축 및 입력축의 회전각도를 검출하는 센서부를 가지는 각도센서를 구비하여 연결부재의 축방향 끝면(端面)에 오목부를 형성하여 적어도 각도센서의 케이스의 모두를 오목부내에 배치하도록 하였다.

그 결과, 연결부재의 축방향 끝면으로부터의 각도센서의 돌출량을 저감하는 것이 가능해져 작업중에 토사 등이 낙하하여 각도센서에 충돌하는 것을 저감할 수 있다. 특히, 각도센서 전체를 완전히 오목부내에 수납한 경우에는 토사 등이 각도센서에 충돌하기 어렵게 되기 때문에, 보호커버를 생략하는 것이 가능하게 된다.

또 제 1 부재의 회동에 연동하여 입력축을 회전구동하도록 제 1 부재와 입력축을 연결하는 전달부재를 설치하고, (a) 연결부재의 축방향 끝면에 오목부를 형성하여 그 오목부에 케이스를 배치함과 동시에, (b) 전달부재의 가동범위를 피하여입력축을 둘러싸도록 입력축의 축방향으로 돌출하는 볼록형상부를 케이스의 끝면에 설치하였다. 이와 같은 볼록형상부를 형성함으로써, 토사나 암석 등의 낙하에 대하여 입력축이 볼록형상부에 의해 보호된다.

또한 볼록형상부의 축방향 끝면으로부터의 돌출량을 입력축의 돌출량보다 크게 함으로써, 입력축에 대한 볼록형상부의 보호기능의 향상을 도모할 수 있다. 또입력축 보호커버를 설치함으로써 입력축의 보호기능의 향상을 도모할 수 있음과 동시에, 입력축 보호커버와 각도센서를 공통의 체결기구로 연결부재에 고정한 것에 의해 부품점수를 저감할 수 있다.

각도센서의 케이스에 와이어하니스용 통로를 형성함으로써, 와이어하니스를 센서부로부터 오목부의 밖으로 용이하게 인출할 수 있다. 또 케이스의 바깥 둘레면과 오목부의 안 둘레면을 밀봉하는 밀봉부재를 바깥 둘레면에 배치하여 케이스의 바깥 둘레면에 홈을 형성함과 동시에, 밀봉재의 상기 홈과 일치하는 부분에 와이어하니스용 통로를 형성하도록 하여도 좋다.

또 제 1 부재와 상기 입력축을 연결하는 전달부재를 설치하고, 그 전달부재에 소정치 이상의 외력이 작용하였을 때에 제 1 부재와 입력축의 연결상태가 해제되도록 함으로써, 각도센서의 입력축에 과대한 충격력이 가해지는 것을 방지할 수있어 각도센서의 수명향상을 도모할 수 있다. 예를 들어 소정치 이상의 외력이 작용하였을 때에, 입력축의 구멍에 슬라이딩 가능하게 삽입된 전달부재의 끝부가 구멍으로부터 빠져 나오도록 하거나, 전달부재가 파손되도록 하여 연결상태가 해제되 도록 하면 좋다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1은 유압셔블의 개략 구성을 나타내는 도면으로, 하부 주행체(1)에 선회기구를 거쳐 상부 선회체(2)가 설치되어 있다. 상부 선회체(2)에는 부움(3), 아암 (4), 버킷(5)에 의해 구성되는 프론트작업장치(6)가 설치된다. 부움(3), 아암(4), 버킷(5)은 각각 핀(12, 22, 32)에 대하여 회동가능하게 연결되어 있다.

도 2는 본 발명에 의한 작업장치에 있어서의 각도센서의 설치상태를 설명하는 도면으로, 도 1의 I-I 선을 따른 요부 단면도이다. 상기한 바와 같이 부움(3)과 아암(4)은 프론트용 핀(22)에 의해 서로 회동 가능하게 연결되어 있다. 핀(22)은 볼트(24)에 의해 부움(3)에 고정되고, 이 핀(22)에 아암(4)이 회동자유롭게 연결된다. 핀(22)의 끝면에는 그 축심과 동축으로 단면형상이 원형인 오목부(22a)가 형성되고, 이 오목부(22a)에 각도센서(21)가 수납된다. 이 각도센서(21)는 케이스 (21a)와 입력축(21b)과 센서부(21c)를 가지고 있다. 각도센서(21)의 케이스(21a)는 입력축(21b)이 핀(22)의 끝면으로부터 돌출하도록 오목부(22a)에 수납되고, 나사(26A)에 의해 핀(22)에 고정된다.

오목부(22a)는 핀(22)과 동축이 되도록 형성하는 것이 검출 정밀도상 바람직하나, 오목부(22a)에 배치된 각도센서(21)의 입력축(21b)과 핀(22)의 동축도(同軸度)의 허용 정밀도가 보증되는 범위내이면 오목부(22a)는 핀(22)과 엄밀히 동축으로 되어 있지 않더라도 좋다.

입력축(21b)에는 레버(23)의 한쪽의 끝부가 연결되고, 레버(23)의 다른쪽 끝부는 볼트(25)에 의해 아암(4)에 고정된다. 그 때문에 아암(4)의 각도를 바꾸면 즉 핀(22)을 지지점으로 하여 아암(4)을 회동하면 아암(4)에 고정된 레버(23)에 의해 각도센서(21)의 입력축(21b)이 회전구동된다.

도 3은 각도센서(21)의 상세를 나타내는 단면도이다. 입력축(21b)은 베어링 (212)을 거쳐 케이스(21a)에 설치되어 있다. 베어링(212)의 도시 상부에는 케이스내에 물, 오일 또는 진흙 등의 침입을 방지하는 시일(213)이 설치되어 있다. 214는 입력축(21b)에 고정되어 입력축(21b)과 일체로 회전하는 저항체이며, 저항체 (214)와 대향하는 위치에는 와이퍼(215)가 배치되어 있다. 상기한 센서부(21c)(도 2)는 저항체(214)와 와이퍼(215)로 구성된다. 레버(23)에 의해 입력축(21b)이 회전구동되면 저항체(214)가 회전하여 저항체(214)와 와이퍼(215)의 상대위치가 변화하여 출력전압이 변화된다. 이 출력전압변화는 와이퍼(215)에 접속된 하니스(216)에 의해 유압셔블의 콘트롤러(29)에 보내지고, 콘트롤러(29)에 있어서 부움(3)에 대한 아암(4)의 각도변화가 산출된다. 케이스(21a)의 측면에는 O 링 등의 밀봉재 (217)가 설치되어 물 등이 오목부(22a)의 바닥부분으로 침입하는 것을 방지하고 있다.

하니스(216)는 케이스(21a)의 바닥부분으로 부터 케이스(21a)에 형성된 통로[뒤에서 설명하는 홈(41) 및 구멍(42)]를 거쳐 오목부(22a)의 외부로 인출되어콘트롤러(29)에 접속된다. 도 4a 내지 도 4c는 케이스(21a)를 나타내는 도면으로,도 4a는 케이스(21a)의 정면도, 도 4b는 도 4a에 나타내는 케이스(21a)를 도시 아래쪽에서 본 도면, 도 4c는 도 4a의 B1-B1단면도이다. 대략 원통형상으로 형성된 케이스(21a)의 내부에는 시일(213)의 수용부(211a)와, 베어링(212)의 수용부(211b, 211c)와, 저항체(214)의 수용부(211d)와, 와이퍼(215)의 수용부(211e)가 각각 형성되어 있다. 케이스(21a)의 바깥 둘레에는 O 링 홈(40)이 오목하게 설치되어 있다. 그리고 O 링 홈(40)을 끼운 상하위치에 축방향의 홈(41)이 각각 형성되고, 이들 상하의 홈(41)을 연통하는 구멍(42)이 O 링 홈(40)의 안쪽을 지나도록 형성되어 있다. 하니스(216)는 도 4c의 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 아래 쪽의 홈(41)으로부터 구멍(42)을 거쳐 위쪽의 홈(41)으로 통하게 되어 도 3에 나타내는 바와 같이 콘트롤러(29)에 접속된다.

이와 같이 본 실시예에서는 핀(22)의 축방향 끝면에 형성된 오목부(22a)의 내부에 각도센서(21)의 케이스(21a)를 배치하도록 하였기 때문에, 각도센서(21)의 부움측면으로부터의 돌출량이 작아져 작업중에 토사나 돌 등이 각도센서(21)에 충돌하는 것을 저감할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 5a, 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하는 도면으로, 도 5a는 핀 (22)의 각도센서 부분을 부움측쪽에서 본 도면, 도 5b는 도 5a의 X1-X1 단면도이다. 본 실시예에서는 입력축(21b)의 옆쪽에 보호커버(30A)를 설치하였다. 보호커버(30A)는 볼트(26B)에 의해 핀(22)의 끝면에 설치되고, 부움(3)측쪽에서 보면 각도센서(21)의 케이스(21a) 및 입력축(21b)의 전체를 덮는 형상으로 되어 있다. 이에 의하여 각도센서(21)는 보호커버(30A)에 의해 보호되고, 토사 등이 부움(3)측쪽으로부터 각도센서(21)에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 있어서도 케이스(21a)의 전체를 오목부(22a)내에 수납하여 입력축(21b)만을 핀의 끝면(22b)으로부터 옆쪽(도시 위쪽)으로 돌출하도록 하였기 때문에 보호커버(30A)의 돌출량(h)을 종래보다 작게 할 수 있다.

(제 3 실시예)

도 6은 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 도면으로, 입력축(21b)을 포함한 각도센서(21) 전체를 핀(22)의 오목부(22a)내에 수납한 경우를 나타낸다. 이와 같이 각도센서(21) 전체를 오목부(22a)내에 수납하면 부움측쪽에는 레버(23)만이 돌출하게 되어 각도센서(21)를 보호하기 위한 보호커버를 생략하는 것이 가능하게 된다.

(제 4 실시예)

도 7, 도 8은 본 발명의 제 4 실시예를 나타내는 도면으로, 도 2와 마찬가지로 핀(22) 부분의 끝면을 나타낸 것이다. 도 8은 각도센서(21)의 부분도 단면으로 표시하여 상세하게 나타낸 것이다. 각도센서(21)의 케이스(21aA)는 도 2의 경우와 마찬가지로 오목부(22a)에 수납되고, 도시 생략한 나사[도 2의 나사(26A)]에 의해 핀(22)에 고정된다.

케이스(21aA)의 끝면에는 플랜지(218)가 돌출 설치되어 있고, 볼트(26C)를 사용하여 플랜지(218)를 핀(22)의 끝면(22b)에 고정함으로써 각도센서(21)가 핀 (22)에 설치된다. 입력축(21b)을 토사의 충돌 등으로부터 보호하는 보호커버(30B)는 상기한 볼트(26C)에 의해 각도센서(21)와 일체로 핀(22)에 설치되어 있다.

핀(22)의 끝면(22b)으로부터 돌출하는 입력축(21b)에는 레버(23)의 한쪽의 끝부가 연결되고, 레버(23)의 다른쪽의 끝부는 브래킷(27)에 의해 아암(4)에 고정된다. 28은 브래킷(27)을 아암(4)에 설치하는 볼트이다. 입력축(21b)의 도시 상단면(219)은 핀(22)의 끝면(22b)으로부터 옆쪽(도면의 위쪽)으로 돌출되어 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이 레버(23)의 한쪽의 끝부는 브래킷(27)에 의해 아암(4)에 고정되어 있고 아암(4)을 회동하면 레버(23)는 각도센서(21)의 입력축 (21b)을 회전시킨다. 플랜지(218)는 레버(23)의 가동범위를 피하도록 원호형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 플랜지(218)의 형상을 원호형상으로 함으로써, 보호커버(30B)의 부움(3) 측면으로부터의 돌출량(도 8의 h1)을 작게 억제할 수 있다. 즉, 도 9에 나타내는 바와 같이 플랜지(218)를 둥근 고리형상의 플랜지(33)로 한 경우, 입력축(21b)을 플랜지(33)보다 크게 돌출시켜 레버(23)를 플랜지(33)보다 옆쪽(도시 위쪽)에 설치하지 않으면 안된다. 그 때문에 보호커버(30C)의 부움(3) 측면으로부터의 돌출량(h2)(>h1)이 커진다는 단점이 있다. 한편 상기한 실시예의 경우에는 도 9의 경우와 비교하여 돌출량을 작게 억제할 수 있어 토사, 암석 등의 낙하물이 각도센서(21)에 충돌하기 어렵게 된다.

또 플랜지(218)는 입력축(21b)을 둘러싸도록 돌출되어 있기 때문에, 보호커버(30B)가 없더라도 핀 끝면(22b)을 따라(도 8의 화살표 AL의 방향)낙하하는 토사나 암석에 대하여 입력축(21b)을 보호하는 작용을 한다. 따라서 도 10에 나타내는 바와 같이 입력축(21b)의 끝면(219)이 플랜지(218)의 끝면(220)보다 핀측이 되도록구성함으로써 도 8의 보호커버(30B)를 생략하는 것이 가능하게 된다. 특히 핀의 끝면 방향으로부터의 토사의 충돌 가능성이 낮은 부움용 핀[도 1의 핀(12)]에 대해서는 보호커버(30B)를 생략할 수 있다.

다음으로, 하니스(216)의 설치방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 10에 나타내는 바와 같이 하니스(216)는 케이스(21aA)의 바닥부분으로부터 케이스(21a)에 형성된 통로[뒤에서 설명하는 홈(41) 및 구멍(42)]를 거쳐 오목부(22a)밖으로 인출되어 콘트롤러(29)에 접속된다. 도 11a, 도 11b, 도 11c는 케이스(21aA)를 나타내는 도면으로, 도 11a는 케이스(21aA)의 정면도, 도 11b는 도 11a의 케이스 (21aA)를 도시 아래쪽에서 본 도면, 도 11c는 도 11a의 C-C 단면도이다. 케이스 상단에는 도 11a 내지 도 11c에 나타내는 바와 같은 형상의 플랜지(218)가 형성되어 있고, 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 케이스(21a)와 비교하면 이 플랜지(218) 부분만이 다르고, 다른 부분은 완전히 동일형상을 하고 있다.

축방향의 홈(41)이 O 링 홈(40)을 끼운 상하위치에 각각 형성되고, 이들 상하의 홈(41)을 연통하는 구멍(42)이 O 링 홈(40)의 안쪽을 지나도록 형성되어 있다. 또한 도시 위쪽의 홈(41)은 케이스(21aA)의 측면뿐만 아니라, 플랜지(218)의 하면부분에도 형성된다. 이 플랜지(218)의 하면에 형성되는 홈(41)은 케이스 (21aA)의 지름방향에 형성된다. 하니스(216)는 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 아래쪽의 홈(41)으로부터 구멍(42)을 거쳐 위쪽의 홈(41)에 설치되고, 도 10에 나타내는 바와 같이 플랜지(218)로부터 인출된 후에 콘트롤러(29)에 접속된다.

도 12a, 도 12b에 나타내는 케이스(21aB)는 케이스(21aA)의 변형예이며, 도12a는 케이스(21aB)의 사시도, 도 12b는 케이스(21aB)의 상세형상을 나타내는 단면도이다. 케이스(21aA)와 마찬가지로 케이스(21aB)는 대략 원통형상으로 형성되고, 그 내부에 오일시일(213)의 수용부(211a)와, 베어링(212)의 수용부(211b, 211c)와, 저항체(214)의 수용부(211d)와, 와이퍼(215)의 수용부(211e)가 각각 형성되어 있다. 케이스(21aB)에는 도 12a에 나타내는 바와 같이 밀봉부재(34)가 설치된다.

도 13a, 도 13b는 밀봉부재(34)의 평면 및 단면을 나타내는 도면이다. 밀봉부재(34)는 O 링부(34a)와 케이블관통부(34b)로 이루어져 일체로 성형된다. 케이블관통부(34b)에는 케이블(216)이 관통하는 구멍(34c)이 형성되어 있다.

도 12a, 도 12b에 나타낸 케이스(21aB)의 바깥 둘레면에는 밀봉부재(34)가 설치되는 O 링 홈(40)과, 케이블(216)이 설치되는 축방향의 홈(43)이 형성되어 있다. 밀봉부재(34)를 홈(40)에 장착할 때는 밀봉부재(34)의 케이블관통부(34b)가 홈(43)부분에 설치되도록 장착한다. 홈(43)은 케이스(21aB)의 측면측에서는 축방향으로, 플랜지(218)의 하면에서는 케이스(21aB)의 지름방향(도 12b의 좌우방향)으로 각각 형성되어 있다. 케이블(216)은 케이스(21aB)의 바닥부분으로부터 홈(43)을 따라 설치되고, 케이블관통부(34b)의 구멍(34c)을 관통하여 위쪽으로 인출된다. 케이블(216)과 구멍(34c)의 간극은 몰드재 등에 의해 밀봉된다.

(제 5 실시예)

다음으로, 도 14 내지 도 20c에 의해 제 5 실시예에 대하여 설명한다. 이 제 5 실시예는 특히 레버(23)와 입력축(21b)의 접속관계에 특징을 가진다. 도 14는 도 1에 나타내는 프론트작업장치(6)의 핀(22) 부근의 확대도이며, 도 15는 도14의 연결부분을 B3 방향에서 본 도면이다. 핀(22)은 부움(3)에 고정되어 있고, 핀(22)에 회동자유롭게 연결된 아암(4)은 유압실린더(7)의 신축에 의해 회동된다. 이 때의 부움(3)에 대한 아암(4)의 상대각도 변화는 핀(22)에 설치된 각도센서(21)에 의해 검출된다. 도 16은 도 15의 각도센서(21) 부분을 상세하게 나타내는 도면으로, 상기한 바와 같이 핀(22)의 끝면에는 그 축심과 동축으로 단면형상이 대략 원형인 오목부(22a)가 형성되고, 이 오목부(22a)에 각도센서(21)가 설치되어 있다.

도 16에 나타내는 각도센서(21)에서는 도 12a, 도 12b에 나타내는 케이스 (21aB)가 사용되고 있다. 케이스(21aB)는 볼트(26C)에 의해 핀(22)에 설치되어 있다. 30D는 입력축(21b)을 토사의 충돌 등으로부터 보호하는 보호커버이며, 상기한 볼트(26C)에 의해 각도센서(21)와 일체로 핀(22)에 설치된다. 상기한 바와 같이 오목부(22a)는 핀(22)과 동축이 되도록 형성하는 것이 검출 정밀도상 바람직하나, 오목부(22a)에 배치된 각도센서(21)의 입력축(21b)과 핀(22)의 동축도가 소정범위내, 즉 허용 정밀도가 보증되는 범위내이면 오목부(22a)는 핀(22)과 엄밀하게 동축으로 되어 있지 않더라도 좋다.

핀(22)의 끝면(22b)으로부터 돌출하는 입력축(21b)에는 레버(23)의 한쪽의 끝부가 연결되고, 레버(23)의 다른쪽의 끝부는 브래킷(27)에 의해 아암(4)에 고정되어 있다. 또한 입력축(21b)과 레버(23)의 연결부분의 상세는 뒤에서 설명한다. 레버(23)는 피아노선 등의 탄성체로 형성되고(이하에서는 피아노선으로 구성된다고 하여 설명함), 도 16에 나타내는 바와 같이 부움(3) 및 아암(4)의 측면 근처를 따르는 바와 같은 형상으로 성형된다. 이와 같이 레버(23)를 부움(3)이나 아암(4)의측면 가까이에 설치함으로써, 작업중의 토사나 암석 등의 충돌을 저감시킬 수 있다. 아암(4)의 각도를 바꾸면, 즉 핀(22)을 지지점으로 하여 아암(4)을 회동하면 아암(4)에 고정된 레버(23)에 의해 각도센서(21)의 입력축(21b)이 회전구동된다.

도 17은 각도센서(21)의 상세를 나타내는 단면도이다. 입력축(21b)은 베어링(212)을 거쳐 케이스(21aB)에 설치되어 있다. 입력축(21b)에는 구멍(H)이 축방향과 대략 직교하도록 형성되고, 이 구멍(H)에 레버(23)의 끝부를 삽입함으로써 입력축(21b)과 레버(23)가 연결된다. 구멍(H)의 지름은 레버(23)의 선지름보다 크게 설정되고, 레버(23)는 구멍(H)에 대하여 도시 좌우방향으로 슬라이딩할 수 있다.

베어링(212)의 도시 상부에는 케이스내에 물, 오일 또는 진흙 등의 침입을 방지하는 오일시일(213)이 설치되어 있다. 214는 입력축에 고정되어 입력축과 일체로 회전하는 저항체이며, 저항체(214)와 대향하는 위치에는 와이퍼(215)가 배치되어 있다. 상기한 센서부(21c)는 저항체(214)와 와이퍼(215)로 구성된다. 레버 (23)에 의해 입력축(21b)이 회전구동되면 저항체(214)가 회전하고 저항체(214)와 와이퍼(215)의 상대위치가 변화되어 저항체(214)의 출력전압이 변화된다. 이 출력전압변화는 와이퍼(215)에 접속된 케이블(216)에 의해 유압셔블의 콘트롤러(29)에 보내지고, 콘트롤러(29)에 있어서 부움(3)에 대한 아암(4)의 각도변화가 산출된다.

케이스(21aB)의 측면에는 상기한 밀봉재(34)(도 13a, 도 13b 참조)가 설치되어 물 등이 오목부(22a)의 바닥부분으로 침입하는 것을 방지하고 있다. 케이블 (216)은 케이스(21aB) 내부 및 밀봉부재(34)를 관통하여 플랜지(218)로부터 센서외부로 인출되어 콘트롤러(29)에 접속된다.

도 18a, 도 18b는 각도센서(21) 및 레버(23)를 부움측쪽에서 본 도면으로, 도 18b는 보호커버(30D)를 벗긴 경우를 나타낸 것이다. 레버(23)의 왼쪽 끝부는 브래킷(27)에 의해 아암(4)에 고정되어 있고, 아암(4)을 회동하여 각도를 바꾸면 레버(23)는 각도센서(21)의 입력축(21b)을 회전시킨다. 부움(3)에 대한 아암(4)의 회전범위는 도 14에 나타낸 유압 실린더(7)의 스트로크에 의해 소정각도 범위내로 제한되어 있고, 도 18b에 나타내는 예로서는 아암(4)에 연동하는 레버(23)는 2점 쇄선으로 나타내는 범위(A1 내지 A2)(±α도)에서 회전한다. 또한 도 14의 실선으로 나타낸 아암(4)의 상태일 때, 레버(23)는 A1이 되고, 아암(4)이 파선(4')과 같이 회동하였을 때, 레버(23)는 A2가 된다.

상기한 바와 같이 레버(23)는 A1 내지 A2의 범위에서 회전하기 때문에 도 18b에 나타내는 바와 같이 레버(23)와 플랜지(218)가 간섭하지 않도록 플랜지(218)를 원호형상으로 형성한다. 이와 같이 입력축(21b)을 둘러싸도록 원호형상의 플랜지(218)를 돌출시킴으로써, 보호커버(30C)가 없더라도 핀(22)의 끝면을 따라[도 18b의 화살표(AL) 방향] 낙하하는 토사나 암석에 대하여 입력축(21b)을 보호하는 작용을 한다. 특히 핀(22)의 끝면방향으로부터의 토사의 충돌 가능성이 낮은 부움용 핀[도 1의 핀(12)]에 대해서는 보호커버(30D)를 생략할 수 있다.

그런데 본 실시예에서는 레버(23)를 피아노선 등의 탄성체로 형성하고, 또한 입력축(21b)의 구멍(H)에 삽입한 레버(23)를 슬라이딩 가능하게 함으로써, 이하에 설명하는 바와 같은 이점을 가지고 있다. 즉 레버(23)에 토사 등이 충돌하였을 때에 레버(23)가 탄성변형하여 구멍(H)으로부터 빠져 나와 레버(23) 입력축(21b)과의연결이 해제된다. 그 결과 입력축(21b)에 과도한 충격이 가해지는 것을 방지할 수있다.

도 19a, 도 19b는 레버(23)에 토사가 충돌하여 부움(3)의 측면을 따르는 바와 같은 하중(F1, F2)이 레버(23)에 가해진 경우를 설명하기 위한 개념도이다. 도 19a는 하중(F1)이 비교적 작은 경우를 나타내고 있고, 도 19b는 다시 큰 하중(F2) (F2 > F1)이 작용한 경우를 나타내고 있다. 도 19a에 있어서 파선은 충격하중이 인가되어 있지 않은 통상의 경우의 레버(23)를 나타내고 있다. 또한 여기서는 레버(23)는 직선형상의 피아노선이라고 하여 설명한다.

도 19a의 경우에는 하중(F1)에 의해 레버(23)는 아래쪽으로 볼록하게 변형되고(변형량 Δ), 그 변형에 의해 입력축(21b)이 왼쪽 회전으로 각도(θ1)만큼 회동된다. 또 레버(23)의 변형에 의해 레버(23)의 구멍(H)에 대한 삽입량이 감소한다. 한편 큰 하중(F2)이 작용하고 있는 도 19b의 경우에는 레버(23)의 변형량(Δ)이 커져 입력축(21b)이 왼쪽 회전으로 크게 θ2(> θ1)만큼 회동되어 구멍(H)에 대한 레버 (23)의 삽입량이 매우 작아져 있다. 또한 F2보다 큰 하중이 레버(23)에 작용한 경우, 즉 (충격하중) > F2일 때에는 레버(23)의 변형량(Δ) 및 입력축(21b)의 회전각도가 더욱 커져 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 레버(23)가 구멍(H)으로부터 빠져 나와 레버(23)와 입력축(21b)의 연결상태가 해제되게 된다.

그런데 예를 들어 종래와 같이 강판으로 형성한 튼튼한 레버를 입력축(21b)에 고정한 경우에는 레버에 과대한 하중이 작용하였을 때에 입력축(21b)과 레버와연결이 해제되는 일이 없어 입력축(21b)에 큰 충격력이 작용하게 된다. 그 때문에레버에 암석 등이 충돌하였을 때에 입력축(21b)를 지지하는 베어링(212)이나 센서부(21c)가 손상될 염려가 있었다. 그러나 본 실시예에서는 상기한 바와 같이 레버(23)에 과대한 하중이 작용한 경우에는 레버(23)와 입력축(21b)의 연결이 해제되기 때문에 입력축(21b)에 큰 충격력이 작용하는 일은 없고, 각도센서 (21)의 수명향상을 도모할 수 있다.

레버(23)가 입력축(21b)의 구멍(H)으로부터 빠져 나오는 데 필요한 하중의 크기는, 레버(23)를 형성하는 피아노선의 탄성계수, 피아노선의 선지름, 구멍(H) 에 대한 레버(23)의 삽입량 등에 의존하고 있으며, 각도센서(21)를 허용할 수 있는 하중에 따라 적절하게 설정하면 좋다. 예를 들어 피아노선의 선지름을 가늘게 하여 변형되기 쉽게 하거나, 삽입량을 작게 하거나 하면, 작은 하중으로도 레버(23)가 구멍(H)으로 빠져 나오게 되고, 각도센서(21)에 대한 영향을 작게 할 수 있다.

여기서 레버(23)의 치수 설정방법의 일례를 도 20a 내지 도 20c를 사용하여 설명한다. 도 20a는 한쪽고정·한쪽 자유단의 레버(23)의 중앙에 외력(F)이 가해졌을 때의 모양을 나타낸 것이다. 이 때 레버(23)의 휨(Δ)은 자유단으로부터 거리(L2)의 위치에서 최대가 된다. 자유단에서 받는 반력(R)은 다음식 (3)으로부터 구해지고, 이 반력(R)이 각도센서(21)의 허용하중(Sf)보다 커지기 전에 레버(23)가 입력축(21b)으로부터 빠지도록 레버(23)의 치수 등을 설정하면 좋다. 또 L2 및 Δ는 식 (1), (2)에 의해 구해진다.

또한 d는 레버(23)의 선지름, L은 레버(23)의 전체 길이, E는 레버(23)의 세로 탄성계수, I는 레버(23)의 단면 2차 모멘트이다.

도 20b는 휨(Δ)이 생겨 레버(23)가 변형되었을 때의 각 치수를 나타내는 도면이고, 도 20c는 레버(23)와 입력축(21d)의 연결부의 치수를 나타내는 도면이다. 도 20b의 각 치수(L3 내지 L5)는 다음식 (4) 내지 (6)으로부터 얻어진다.

즉, 휨(Δ)이 생겼을 때에 (L5 + a1) 이 a보다 커지게 하면 레버(23)가 입력축(21b)으로부터 빠지게 된다. 예를 들어 레버(23)의 전체 길이(L) 및 휨(Δ)으로부터 레버(23)의 선지름(d)을 결정한다. 레버(23)의 전체 길이(L) 및 휨(Δ)을 각각 소정치로 설정하고, 그 L, Δ를 식 (2)로부터 얻어지는 다음식 (7)에 대입하여 단면 2차 모멘트(I)를 산출한다. 이 산출된 단면 2차 모멘트(I)를 선지름(d)과 I의 관계식 (8)에 대입하여 역산하여 선지름(d)을 구하면 좋다. 또 레버(23)의 선지름 (d) 및 휨(Δ)으로부터 레버(23)의 전체 길이(L)을 결정하도록 하여도 좋다.

상기한 실시예에서는 레버(23)와 입력축(21b)의 연결상태가 해제되는 경우 에 대하여 설명하였으나, 예를 들어 도 21a, 도 21b에 나타내는 바와 같이 아암(4)과 레버(70)의 연결이 해제되도록 하여도 좋다. 도 21a는 레버(70)에 충격하중이 인가되어 있지 않은 통상의 경우를 나타내고 있고, 레버(70)는 아암 연결부(70a)와입력축 고정부(70b)와 피아노선 등으로 형성되는 축부(70c)로 이루어진다. 아암 연결부(70a)에는 긴 구멍(701)이 형성되어 있고, 이 긴 구멍(701)과 아암(4)에 설치된 걸어맞춤 핀(72)이 걸어맞춰짐으로써, 레버(70)와 아암(4)이 연결된다. 한편, 입력축 고정부(70b)는 볼트(71)에 의해서 입력축(21b)에 고정되어 도 21b에 나타내는 바와 같이 레버(70)의 축부(70c)에 하중(F2)[부움(3)의 측면을 따른 힘]이 작용하면 축부(70c)가 아래쪽으로 볼록하게 변형하여 입력축(21b)이 왼쪽 회전으로 각도(θ4)만큼 회전함과 동시에, 아암 연결부(70a)가 수평방향에 대하여 각도 (θ3)만큼 기울어진다. 이 상태에서는 아암 연결부(70a)의 긴 구멍(701)과 핀(72)은 겨우 걸어맞춰져 있으나, F2보다 큰 하중이 작용한 경우에는 도 21b의 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 긴 구멍(701)과 핀(72)의 걸어맞춤, 즉 레버(70)와 아암 (4)의 연결이 해제된다.

또한 소정치 이상의 하중이 레버(23)에 작용하였으면 레버(23)가 파손되어 (예를 들어, 소성변형되거나 파단되기도 하여) 연결상태가 해제되도록 레버(23)의 기계적 강도를 설정하여도 좋다. 단, 레버가 파손되도록 구성한 경우에는 레버를 새로운 것으로 교환할 필요가 있으나, 상기한 바와 같이 레버(23)가 탄성변형되어 구멍(H)으로부터 빠져 나오도록 구성한 경우에는 레버(23)를 재사용할 수 있다. 또 레버(23)의 파단에 의해 연결이 해제되도록 구성한 경우에는 입력축(21b)에 대하여 레버(23)의 끝부를 슬라이딩 가능하게 구성할 필요는 없다.

또한 상기한 실시형태에서는, 부움(3)과 아암(4)의 상대각도를 검출하는 각도센서에 대하여 설명하였으나, 유압셔블의 상부 선회체(1)와 부움(3)의 상대각도 인 부움각도나, 아암(4)과 버킷(5)의 상대각도인 버킷각도를 검출하는 각도센서, 또는 각종 크레인의 부움이나 지브 등의 각도를 검출하는 각도센서, 다관절 작업기의 다관절 아암의 각도 검출센서 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims

제 1 부재와;

일체로 설치된 연결부재를 거쳐 상기 제 1 부재가 회동자유롭게 연결되는 제 2 부재와;

상기 제 1 부재에 의해 회전구동되는 입력축 및 상기 입력축의 회전각도를 검출하는 센서부를 상기 연결부재에 고정하는 케이스에 내장하고, 상기 제 2 부재에 대한 상기 제 1 부재의 회전각도를 검출하는 각도센서를 구비하며,

상기 연결부재의 축방향 끝면에 오목부를 형성하고, 적어도 상기 케이스의 모두를 상기 오목부내에 설치하도록 한 건설기계의 작업장치.
제 1 부재와;

일체로 설치된 연결부재를 거쳐 상기 제 1 부재가 회동자유롭게 연결되는 제 2 부재와;

상기 연결부재에 고정되는 케이스에 입력축의 회전각도를 검출하는 센서부를 내장하는 각도센서와;

상기 제 1 부재의 회동에 연동하여 상기 입력축을 회전구동하도록 상기 제 1 부재와 상기 입력축을 연결하는 전달부재를 구비하고,

(a) 상기 연결부재의 축방향 끝면에 오목부를 형성하고 그 오목부에 상기 케이스를 설치함과 동시에,

(b) 상기 전달부재의 가동범위를 피하여 상기 입력축을 둘러싸도록 상기 입력축의 축방향으로 돌출하는 볼록형상부를 상기 케이스의 끝면에 설치한 건설기계의 작업장치.
제 2항에 있어서,

상기 볼록형상부의 상기 연결부재의 축방향 끝면으로부터의 돌출량을 상기 입력축의 상기 축방향 끝면으로부터의 돌출량보다 크게 한 건설기계의 작업장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 입력축을 보호하도록 덮는 입력축 보호커버를 설치함과 동시에, 상기 입력축 보호커버 및 상기 케이스를 상기 연결부재에 공통의 체결기구로 고정한 건설기계의 작업장치.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이스에 상기 센서부로부터의 와이어 하니스를 상기 오목부의 외부로 인출하기 위한 통로를 형성한 건설기계의 작업장치.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이스의 바깥 둘레면과 상기 오목부의 안 둘레면을 밀봉하는 밀봉부재를 상기 바깥 둘레면에 배치하고,

상기 센서부로부터의 와이어 하니스를 상기 오목부의 외부로 인출하기 위한 홈을 상기 바깥 둘레면에 형성함과 동시에, 상기 밀봉재의 상기 홈과 일치하는 부분에 상기 와이어 하니스의 통로를 형성한 건설기계의 작업장치.
제 1 부재와;

일체로 설치된 연결부재를 거쳐 상기 제 1 부재가 회동자유롭게 연결되는 제 2 부재와;

입력축의 회전각도를 검출하는 센서부를 가지는 각도센서와;

상기 제 1 부재의 회동에 연동하여 상기 각도센서의 입력축을 회전구동하도록 상기 제 1 부재와 상기 입력축을 연결함과 동시에, 소정치 이상의 외력이 작용하였을 때에 상기 제 1 부재와 상기 입력축의 연결상태가 해제되는 전달부재를 구비한 건설기계의 작업장치.
제 7항에 있어서,

상기 전달부재의 한쪽 끝을 상기 입력축에 형성된 구멍에 슬라이딩 가능하게 삽입함과 동시에, 다른쪽 끝을 상기 제 1 부재에 고정하고, 또 상기 전달부재에 소정치 이상의 외력이 작용하였을 때의 변형에 의해 상기 한쪽 끝이 상기 구멍으로부터 빠져 나와 상기 연결상태가 해제되도록 상기 전달부재의 기계적 강도 및 상기 구멍에 대한 삽입량을 설정한 건설기계의 작업장치.
제 7항에 있어서,

상기 전달부재에 소정치 이상의 외력이 작용하였을 때에, 상기 전달부재가 파손되어 상기 입력축과 상기 전달부재의 연결이 해제되도록 상기 전달부재의 기계적 강도를 설정한 건설기계의 작업장치.
제 7항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,

상기 각도센서는 상기 입력축 및 센서부를 내장하는 케이스를 구비하고,

상기 연결부재의 축방향 끝면에 오목부를 형성하여 적어도 상기 케이스의 모두를 상기 오목부내에 배치한 건설기계의 작업장치.
제 7항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,

상기 각도센서는 상기 입력축 및 센서부를 내장하는 케이스를 구비하고,

(a) 상기 연결부재의 축방향 끝면에 오목부를 형성하고 그 오목부에 상기 케이스를 설치함과 동시에,

(b) 상기 전달부재의 가동범위를 피하여 상기 입력축을 둘러싸도록 상기 입력축의 축방향으로 돌출하는 볼록형상부를 상기 케이스의 끝면에 설치한 건설기계의 작업장치.
제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 부재는 아암이고, 상기 제 2 부재는 부움인 건설기계의 작업장치.