WO2000058571A1 - Dispositif de travail d'une machine de construction - Google Patents

Description

明細 ^: 建設機械の作業装置

本出願は日本国特許出願平成 1 1 年第 8 8 7 9 7号、 日本国特許出願平成 1 1年第 8 8 7 9 8号および日本国特許出願平成 1 1年第 1 1 3 . 7 9 4号を基礎 と し、 その内容は引用文と してここに含まれる。 技術分野

本発明は、 建設機械の作業装置に関するものであり、 油圧シ ョベルのブーム とアームのよ う に互いに回動可能に連結された部材間の相対回動角を計測する 角度センサを有する作業装置に関する。 背景技術

油圧シ ョベルのよ う な建設機械では、 作業装置に角度センサを有している。 このよ うな作業装置では、 ブームとアームとはピンを介して互いに回動可能に 連結されており、 それらの間の相対角度はブーム側面に取り付けられた角度セ ンサによ り検出される。 角度センサは入力軸と入力軸の回転角度を検出するセ ンサ部とそれらを収容するケースとから構成され、 入力軸はレバーによってァ —ムに連結されている。 アームがピンに関して回動されると、 アームの回転に 連動する レバーによつて角度センサの入力軸が回動される。 この入力軸の回転 角度はセンサ部によ り検出され、 その検出値に基づいてアームの相対角度が求 められる。 発明の開示

ところで、 角度センサはブームの側面に突出するよう に設けられており、 レ バーの一端は角度センサの入力軸に連結され、 他端はアームの側面に固定され ている。 そのため、 作業時には、 ブーム側方に突出している角度センサやレバ 一に土砂等が衝突したり、 角度センサやレバ一が周囲の物と干渉しやすいとい う問題があった。 そのため、 これらの衝突等から角度センサを保護するために、 大きな保護カバーが必要であった。 また、 レバーに土砂等が衝突すると、 レバ —を介して角度センサの入力軸に衝撃が加わり角度センサが破損するというお それがあった。

本発明の目的は、 ブーム等に設けられている角度センサが土砂等によ り破損 し難く した建設機械の作業装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、 本発明による建設機械の作業装置は、 第 1 の部材 と、 一体に設けられた連結部材を介して第 1 の部材が回動自在に連結される第 2の部材と、 第 1 の部材によ り回転駆動される入力軸および入力軸の回転角度 を検出するセンサ部を有する角度センサとを備え、 連結部材の軸方向端面に凹 部を形成して、 少なく と も角度センサのケースの全てを凹部内に配設するよ う にした。

その結果、 連結部材の軸方向端面からの角度センサの突出量を低減すること が可能となり、 作業中に土砂などが落下して角度センサへ衝突するのを低減す ることができる。 特に、 角度センサ全体を完全に凹部内に収納した場合には、 土砂等が角度センサに衝突し難く なるので、 保護カバ一を省略することが可能 となる。

また、 第 1 の部材の回動に連動して入力軸を回転駆動するよう に第 1 の部材 と入力軸を連結する伝達部材とを設けて、 （ a ) 連結部材の軸方向端面に凹部を 形成してその凹部にケースを配設するとと もに、 （ b ) 伝達部材の可動範囲を避 けて入力軸を囲むよ う に入力軸の軸方向に突出する凸状部をケースの端面に設 けた。 このよ う な凸状部を形成することによ り、 土砂や岩石等の落下に対して 入力軸が凸状部によ り保護される。

さらに、 凸状部の軸方向端面からの突出量を入力軸の突出量よ り大き く した ことによ り、 入力軸に対する凸状部の保護機能の向上を図ることができる。 ま た、 入力軸保護カバーを設けたことによ り入力軸の保護機能の向上が図れる と と もに、 入力軸保護カバーと角度センサとを共通の締結具で連結部材に固定し たことによ り、 部品点数を低減できる。

角度センサのケースにワイヤハーネス用の通路を形成することによ り、 ワイ ャハ一ネスをセンサ部から凹部の外へ容易に引きすことができる。 また、 ケ一 スの外周面と凹部の内周面とをシールするシール部材を外周面に配設し、 ケー スの外周面に溝を形成すると と もに、 シール材の前記溝と一致する部分にヮィ ャハ一ネス用の通路を形成するようにしても良い。

また、 第 1 の部材と前記入力軸を連結する伝達部材を設け、 その伝達部材に 所定値以上の外力が作用したときに第 1 の部材と入力軸の連結状態が解除され るよ う にしたことによ り、 角度センサの入力軸に過大な衝撃力が加わるのを防 止するこ とができ、 角度センサの寿命向上を図るこ とができる。 例えば、 所定 値以上の外力が作用したと きに、 入力軸の孔に摺動可能に挿入された伝達部材 の端部が孔から抜け出るよう にしたり、 伝達部材が破損するよう にして連結状 態が解除されるようにすれば良い。 図面の簡単な説明

図 1 は、 油圧シ ョベルの概略構成を示す図である。

図 2は、 第 1実施例を説明する図であり、 角度センサの取付状態を示す断面 図である。

図 3は、 図 2に示す角度センサ 2 1 の詳細を示す図である。

図 4 Aは、 ケース 2 1 aの正面図である。

図 4 Bは、 図 4 Aのケース 2 l aを下方から見た図である。

図 4 Cは、 図 4 Aの B 1 — B 1断面図である。

図 5 Aは、 第 2実施例を説明する図であり、 ピン 2 2の角度センサ部分をブ ーム側方から見た図である。

図 5 Bは、 図 5 Aの X 1 — X 1断面図である。

図 6は、 第 3実施例を示す図である。

図 7は、 第 4実施例を示す図であり、 ピン 2 2部分の断面を示したものであ る。

図 8は、 図 7の角度センサ 2 1 の部分を詳細に示す図である。

図 9は、 入力軸 2 1 bの周囲全周にわたってフランジ 3 3 を設けた場合を示 す図である。

図 1 0は、 ハーネス 2 1 6の配設方法を説明する図である。 図 1 1 Aは、 ケース 2 1 a Aの正面図である。

図 1 I Bは、 図 1 1 Aのケース 2 l a Aを図示下方から見た図である。

図 1 1 Cは、 図 1 1 Aの C一 C断面図である。

図 1 2 Aは、 ケース 2 l a Aの変形例を示す図であり、 ケース 2 1 a Bの斜 視図である。

図 1 2 Bは、 ケース 2 1 a Bの詳細形状を示す断面図である。

図 1 3 Aは、 シール部材 3 4 を示す平面図である。

図 1 3 Bは、 図 1 3 Aの断面図である。

図 1 4は、 図 1 に示すフロ ン ト作業装置 6のピン 2 2付近の拡大図である。 図 1 5は、 図 1 4の連結部分を B 3方向から見た図である。

図 1 6は、 図 1 5の角度センサ 2 1部分を詳細に示す図である。

図 1 7は、 図 1 6の角度センサ 2 1の詳細を示す断面図である。

図 1 8 Aは、 角度センサ 2 1およびレバ一 2 3 をブーム側方から見た図であ る。

図 1 8 Bは、 図 1 8 Aの保護カバ一 3 0 Cを外して示す図である。

図 1 9 Aは、 荷重 F 1が加わつたときのレバ一 2 3 を示す図である。

図 1 9 Bは、 荷重 F 2が加わったときのレバー 2 3 を示す図である。

図 2 0 Aは、 外力 Fが加わったときのレバー 2 3 を示す図である。

図 2 0 Bは、 変形時のレバ一 2 3の各寸法を示す図である。

図 2 0 Cは、 レバ一 2 3 と入力軸 2 1 との連結部の寸法を示す図である。 図 2 1 Aは、 連結状態の解除に関する他の例を示す図であり、 レバー 7 0に 衝撃荷重が作用していない場合を示す。

図 2 1 Bは、 連結状態の解除に関する他の例を示す図であり、 荷重 F 2が作 用した場合を示す。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施例について、 図を用いて説明する。

(第 1実施例）

図 1 は油圧シ ョベルの概略構成を示す図であり、 下部走行体 1 に旋回機構を 介して上部旋回体 2が設けられている。 上部旋回体 2 にはブーム 3， ァ一ム 4， バケッ ト 5によつて構成されるフロ ン ト作業装置 6が設けられる。 ブーム 3， アーム 4， パケッ ト 5は各々 ピン 1 2 , 2 2， 3 2 に関して回動可能に連結さ れている。

図 2は本発明による作業装置における角度センサの取付状態を説明する図で あり、 図 1 の I 一 I線に沿った要部断面図である。 上述したよ う にブーム 3 と アーム 4はフロン ト用ピン 2 2 によ り互いに回動可能に連結されている。 ピン 2 2 はボル ト 2 4 によ り ブーム 3 に固定され、 このピン 2 2 にアーム 4が回動 自在に連結される。 ピン 2 2の端面には、 その軸心と同軸に断面形状が円形の 凹部 2 2 aが形成され、 この凹部 2 2 a に角度センサ 2 1が収納される。 この 角度センサ 2 1 は、 ケース 2 1 a と入力軸 2 1 b とセンサ部 2 1 c とを有して いる。 角度センサ 2 1 のケース 2 1 aは、 入力軸 2 1 bがピン 2 2の端面から 突出するよ う に凹部 2 2 aに収納され、 ネジ 2 6 Aによ り ピン 2 2 に固定され る。

凹部 2 2 aはピン 2 2 と同軸となるよう に形成するのが検出精度上好ま しい if 凹部 2 2 a に配設された角度センサ 2 1 の入力軸 2 1 b と ピン 2 2 との同 軸度の許容精度が保証される範囲内であれば、 凹部 2 2 aはピン 2 2 と厳密に 同軸となっていなくても良い。

入力軸 2 1 bにはレバ一 2 3の一方の端部が連結され、 レバー 2 3の他方の 端部はボル ト 2 5によってアーム 4 に固定される。 そのため、 アーム 4の角度 を変えると、 すなわちピン 2 2 を支点と してアーム 4 を回動すると、 アーム 4 に固定されたレバー 2 3 によって角度センサ 2 1 の入力軸 2 1 bが回転駆動さ れる。

図 3は角度センサ 2 1 の詳細を示す断面図である。 入力軸 2 1 bは軸受 2 1 2 を介してケース 2 1 a に取り付けられている。 軸受 2 1 2の図示上部には、 ケース内に水、 油あるいは泥などの侵入を防止するシール 2 1 3が設けられて いる。 2 1 4 は入力軸 2 1 bに固定されて入力軸 2 1 b と一体で回転する抵抗 体であり、 抵抗体 2 1 4 と対向する位置にはワイパ 2 1 5が配設されている。 上述したセンサ部 2 1 c (図 2 ) は、 抵抗体 2 1 4 とワイパ 2 1 5 とで構成さ れる。 レバー 2 3 によ り入力軸 2 1 bが回転駆動されると抵抗体 2 1 4が回転 し、 抵抗体 2 1 4 とワイパ 2 1 5 との相対位置が変化して出力電圧が変化する: = この出力電圧変化はワイパ 2 1 5に接続されたハーネス 2 1 6によって油圧シ ョベルのコ ン ト ローラ 2 9 に送られ、 コ ン ト ローラ 2 9 においてブーム 3 に対 するアーム 4の角度変化が算出される。 ケース 2 1 aの側面には 0リ ング等の シール材 2 1 7が設けられ、 水などが凹部 2 2 aの底部分へ侵入するのを防止 している。

ハーネス 2 1 6はケース 2 1 a の底部分からケース 2 1 a に形成された通路 (後述する溝 4 1 および孔 4 2 ) を介して凹部 2 2 aの外部へ取り出され、 コ ン トローラ 2 9 に接続される。 図 4 A〜 4 Cはケース 2 1 a を示す図であり、 図 4 Aはケース 2 1 a の正面図、 図 4 Bは図 4 Aに示すケース 2 1 a を図示下 方から見た図、 図 4 Cは図 4 Aの B 1 — B 1断面図である。 略円筒状に形成さ れたケース 2 1 aの内部には、 シール 2 1 3 の収容部 2 1 1 a と、 軸受 2 1 2 の収容部 2 1 1 b ， 2 1 1 c と、 抵抗体 2 1 4の収容部 2 1 1 d と、 ワイパ 2 1 5の収容部 2 1 1 eがそれぞれ形成されている。 ケース 2 1 aの外周には〇 リ ング溝 4 0が凹設されている。 そして、 0リ ング溝 4 0 を挟んだ上下位置に 軸方向の溝 4 1 がそれぞれ形成され、 これら上下の溝 4 1 を連通する孔 4 2が 0リ ング溝 4 0の内側を通るよう に形成されている。 ハ一ネス 2 1 6は、 図 4 Cの二点鎖線で示すよ う に下方の溝 4 1 力ゝら孔 4 2 を介して上方の溝 4 1へと 通され、 図 3に示すようにコン トロ一ラ 2 9に接続される。

このよ う に、 本実施例では、 ピン 2 2の軸方向端面に形成された凹部 2 2 a の内部に角度センサ 2 1 のケース 2 1 a を配設するよ う にしたので、 角度セン サ 2 1 のブーム側面からの突出量が小さ く なり、 作業中に土砂や石等が角度七 ンサ 2 1 に衝突するのを低減することができる。

(第 2実施例）

図 5 A , 図 5 Bは本発明の第 2実施例を説明する図であり、 図 5 Aはピン 2 2の角度センサ部分をブーム側方から見た図、 図 5 Bは図 5 Aの X 1 — X 1 断 面図である。 本実施例では、 入力軸 2 1 bの側方に保護カバ一 3 O Aを設けた。 保護カバー 3 0 Aはボル ト 2 6 Bによ り ピン 2 2の端面に取り付けられ、 ブー ム 3側方から見ると角度センサ 2 1 のケース 2 1 aおよび入力軸 2 1 bの全体 を覆う形状になっている。 これによ り、 角度センサ 2 1 は保護カバー 3 0 Aに よ り保護され、 土砂等がブーム 3側方から角度センサ 2 1 に衝突するのを防止 することができる。

本実施例においてもケース 2 1 aの全体を凹部 2 2 a内に収納し、 入力軸 2 1 bのみをピン端面 2 2 bから側方 （図示上方） に突出するよ う にしたので、 保護カバ一 3 0 Aの突出量 hを従来よ り小さ くすることができる。

(第 3実施例）

図 6は本発明の第 3実施例を示す図であり、 入力軸 2 1 b を含めた角度セン サ 2 1全体をピン 2 2 の凹部 2 2 a内に収納した場合を示す。 このよ う に角度 センサ 2 1全体を凹部 2 2 a内に収納すると、 ブーム側方にはレバー 2 3のみ が突出するだけとなり、 角度センサ 2 1 を保護するための保護カバ一を省略す ることが可能となる。

(第 4実施例）

図 7， 8は本発明の第 4実施例を示す図で、 図 2 と同様にピン 2 2部分の断 面を示したものである。 図 8は角度センサ 2 1 の部分も断面で表示し詳細に示 したものである。 角度センサ 2 1 のケース 2 1 a Aは、 図 2の場合と同様に凹 部 2 2 aに収納され、 不図示のネジ （図 2のネジ 2 6 A ) によ り ピン 2 2 に固 定される。

ケース 2 1 a Aの端面にはフランジ 2 1 8が突設されており、 ボル ト 2 6 C を用いてフラ ンジ 2 1 8 をピン 2 2の端面 2 2 bに固定するこ とによって角度 センサ 2 1がピン 2 2 に取り付けられる。 入力軸 2 1 b を土砂の衝突等から保 護する保護カバー 3 0 Bは、 上述のボル ト 2 6 Cによ り角度センサ 2 1 と一体 にピン 2 2に取り付けられる。

ピン 2 2の端面 2 2 bから突出する入力軸 2 1 bにはレバー 2 3の一方の端 部が連結され、 レバー 2 3の他方の端部はブラケッ ト 2 7によ りアーム 4 に固 定される。 2 8はブラケッ ト 2 7 をアーム 4 に取り付けるボル トである。 入力 軸 2 1 bの図示上端面 2 1 9は、 ピン 2 2の端面 2 2 b よ り側方 （図の上方） に突出している。 図 7 に示すよ う に、 レバー 2 3の一方の端部はブラケッ ト 2 7 によ りアーム 4 に固定されており、 アーム 4 を回動すると レバー 2 3は角度センサ 2 1 の入 力軸 2 1 b を回転させる。 フラ ンジ 2 1 8はレバー 2 3 の可動範囲を避けるよ う に円弧状に形成されている。 このよ う にフラ ンジ 2 1 8の形状を円弧状とす るこ と によ り、 保護カバ一 3 0 Bのブーム 3側面からの突出量 （図 8の h 1 ) を小さ く抑えることができる。 すなわち、 図 9 に示すよ う にフラ ンジ 2 1 8を 円環状のフラ ンジ 3 3 と した場合、 入力軸 2 1 bをフラ ンジ 3 3 よ り大き く突 出させて、 レバー 2 3 をフラ ンジ 3 3 よ り側方 （図示上方） に設けなければな らない。 そのため、 保護カバー 3 0 Cのブーム 3側面からの突出量 h 2 ( > h 1 ) が大き く なるという欠点がある。 一方、 上述した実施例の場合には、 図 9 の場合に比べて突出量を小さ く抑えることができ、 土砂、 岩石等の落下物が角 度センサ 2 1 に衝突し難く なる。

また、 フランジ 2 1 8は入力軸 2 1 bを囲むよう に突出しているので、 保護 力バー 3 0 Bが無く ても ピン端面 2 2 b に沿つて （図 8の矢印 A Lの方向） 落 下する土砂や岩石に対して入力軸 2 1 bを保護する働きをする。 そこで、 図 1 0に示すよ う に入力軸 2 1 bの端面 2 1 9がフラ ンジ 2 1 8の端面 2 2 0 よ り ピン側となるよ う に構成することによ り、 図 8の保護カバ一 3 0 Bを省略する ことが可能となる。 特に、 ピンの端面方向からの土砂の衝突の可能性が低いブ —ム用ピン （図 1 のピン 1 2 ) に対しては、 保護カバー 3 0 Bを省略できる。 次に、 ハーネス 2 1 6の配設方法について具体的に説明する。 図 1 0に示す よう に、 ハーネス 2 1 6はケース 2 1 a Aの底部分からケース 2 1 a に形成さ れた通路 （後述する溝 4 1および孔 4 2 ) を介して凹部 2 2 a外へ取り出され、 コン ト ローラ 2 9に接続される。 図 1 1 A， 1 1 B、 1 1 Cはケース 2 1 a A を示す図であり、 図 1 1 Aはケース 2 1 a Aの正面図、 図 1 1 Bは図 1 1 Aの ケース 2 1 a Aを図示下方から見た図、 図 1 1 じは図 1 1 Aの C— C断面図で ある。 ケース上端には図 1 1 A〜 1 1 Cに示すような形状のフラ ンジ 2 1 8が 形成されており、 図 4 A〜図 4 Cに示したケース 2 1 a と比較すると、 このフ ランジ 2 1 8部分のみが異なっていて他の部分は全く同一形状をしている。 軸方向の溝 4 1が 0リ ング溝 4 0 を挟んだ上下位置にそれぞれ形成され、 こ れら上下の溝 4 1 を連通する孔 4 2が 0リ ング溝 4 0の内側を通るよ う に形成 されている。 なお、 図示上側の溝 4 1 はケース 2 1 a Aの側面だけではなく、 フラ ンジ 2 1 8の下面部分にも形成される。 このフラ ンジ 2 1 8の下面に形成 される溝 4 1 は、 ケース 2 1 a Aの径方向に形成される。 ハ一ネス 2 1 6は二 点鎖線で示すよ う に下方の溝 4 1 から孔 4 2 を介して上方の溝 4 1へと配設さ れ、 図 1 0 に示すよ う にフラ ンジ 2 1 8から引き出された後にコ ン ト ローラ 2 9に接続される。

図 1 2 A , 1 2 Bに示すケース 2 1 a Bはケース 2 1 a Aの変形例であり、 図 1 2 Aはケース 2 1 a Bの斜視図、 図 1 2 Bはケース 2 1 a Bの詳細形状を 示す断面図である。 ケース 2 1 a Aと同様にケース 2 1 a Bは略円筒状に形成 され、 その内部にオイルシール 2 1 3の収容部 2 1 1 a と、 軸受 2 1 2の収容 部 2 1 1 b， 2 1 1 c と、 抵抗体 2 1 4 の収容部 2 1 I d と、 ヮイノ、。 2 1 5の 収容部 2 1 1 eがそれぞれ形成されている。 ケース 2 1 a Bには、 図 1 2 Aに 示すようにシール部材 3 4が配設される。

図 1 3 A， 1 3 Bはシール部材 3 4の平面および断面を示す図である。 シ一 ル部材 3 4 は 0 リ ング部 3 4 a とケーブル貫通部 3 4 b とから成り、 一体で成 形される。 ケーブル貫通部 3 4 bにはケーブル 2 1 6が貫通する孔 3 4 cが形 成されている。

図 1 2 A， 1 2 Bに示したケース 2 1 a Bの外周面には、 シール部材 3 4が 配設される 0 リ ング溝 4 0 と、 ケーブル 2 1 6が配設される軸方向の溝 4 3 形成されている。 シール部材 3 4 を溝 4 0に装着する際には、 シール部材 3 4 のケーブル貫通部 3 4 bが溝 4 3部分に配設されるよう に装着する。 溝 4 3は ケース 2 1 a Bの側面側では軸方向に、 フラ ンジ 2 1 8の下面ではケース 2 1 a Bの径方向 （図 1 2 Bの左右方向） にそれぞれ形成されている。 ケーブル 2 1 6はケース 2 1 a Bの底部分から溝 4 3 に沿って配設され、 ケ一ブル貫通部 3 4 bの孔 3 4 c を貫通して上方に引き出される。 ケーブル 2 1 6 と孔 3 4 c の隙間はモール ド材等によ り密封される。

(第 5実施例）

次に、 図 1 4 〜図 2 0 Cによ り第 5の実施例について説明する。 この第 5の 実施例は、 特にレバー 2 3 と入力軸 2 1 b との接続関係に特徴を有する。 図 1 4は図 1 に示すフロン ト作業装置 6のピン 2 2付近の拡大図であり、 図 1 5は 図 1 4の連結部分を B 3方向から見た図である。 ピン 2 2はブーム 3 に固定さ れており、 ピン 2 2 に回動自在に連結されたアーム 4は油圧シリ ンダ 7の伸縮 によって回動される。 このときのブーム 3 に対するアーム 4の相対角度変化は、 ピン 2 2 に設けられた角度センサ 2 1 によ り検出される。 図 1 6は図 1 5の角 度センサ 2 1部分を詳細に示す図であり、 上述したよう に、 ピン 2 2の端面に はその軸心と同軸に断面形状が略円形である凹部 2 2 aが形成され、 この凹部 2 2 aに角度センサ 2 1が配設されている。

図 1 6 に示す角度センサ 2 1 では、 図 1 2 A、 1 2 Bに示すケース 2 1 a B が用いられている。 ケース 2 1 a Bは、 ボル ト 2 6 Cによ り ピン 2 2 に取り付 けられている。 3 0 Dは入力軸 2 1 b を土砂の衝突等から保護する保護カバー であり、 上述のボル ト 2 6 Cによ り角度センサ 2 1 と一体にピン 2 2 に取り付 けられる。 前述したよう に、 凹部 2 2 aはピン 2 2 と同軸となるよう に形成す るのが検出精度上好ま しいが、 凹部 2 2 a に配設された角度センサ 2 1 の入力 軸 2 1 b と ピン 2 2 との同軸度が所定範囲内、 すなわち許容精度が保証される 範囲内であれば、 凹部 2 2 aはピン 2 2 と厳密に同軸となっていなくても良い。 ピン 2 2の端面 2 2 bから突出する入力軸 2 1 bにはレバ一 2 3の一方の端 部が連結され、 レバー 2 3の他方の端部はブラケッ ト 2 7によ りアーム 4 に固 定されている。 なお、 入力軸 2 1 b と レバー 2 3 との連結部分の詳細は後述す る。 レバー 2 3はピアノ線等の弾性体で形成され （以下ではピアノ線で構成さ れると して説明する）、 図 1 6に示すよう にブーム 3およびアーム 4の側面近く を沿う よ うな形状に成形される。 このよう に、 レバ一 2 3 をブーム 3やアーム 4の側面近く に配設することによつて、 作業中の土砂や岩石等の衝突を低減さ せることができる。 ァ一ム 4の角度を変えると、 すなわちピン 2 2 を支点と し てアーム 4 を回動すると、 アーム 4 に固定されたレバー 2 3 によって角度セン サ 2 1 の入力軸 2 1 bが回転駆動される。

図 1 7は角度センサ 2 1 の詳細を示す断面図である。 入力軸 2 1 bは軸受 2 1 2 を介してケース 2 1 a Bに取り付けられている。 入力軸 2 1 bには孔 Hが 軸方向とほぼ直交するよ う に形成され、 この孔 Hにレバ一 2 3の端部を揷入す るこ と によ り入力軸 2 1 b と レバ一 2 3 とが連結される。 孔 Hの直径はレバー 2 3 の線径ょ り大き く設定され、 レバー 2 3は孔 Hに対して図示左右方向に摺 動することができる。

軸受 2 1 2の図示上部には、 ケース内に水、 油あるいは泥などの侵入を防止 するオイルシール 2 1 3が設けられている。 2 1 4は入力軸に固定されて入力 軸と一体で回転する抵抗体であり、 抵抗体 2 1 4 と対向する位置にはワイパ 2 1 5が配設されている。 上述したセンサ部 2 1 cは、 抵抗体 2 1 4 とワイパ 2 1 5 とで構成される。 レバー 2 3 によ り入力軸 2 1 bが回転駆動されると抵抗 体 2 1 4が回転し、 抵抗体 2 1 4 とワイパ 2 1 5 との相対位置が変化して抵抗 体 2 1 4 の出力電圧が変化する。 この出力電圧変化はワ イパ 2 1 5に接続され たケーブル 2 1 6 によって油圧シ ョベルのコン ト ローラ 2 9 に送られ、 コ ン ト ローラ 2 9においてブーム 3に対するアーム 4の角度変化が算出される。

ケース 2 1 a Bの側面には上述したシール材 3 4 (図 1 3 A， 1 3 B参照） が設けられ、 水などが凹部 2 2 aの底部分へ侵入するのを防止している。 ケ一 ブル 2 1 6はケース 2 1 a B内部およびシ一ル部材 3 4 を貫通してフラ ンジ 2 1 8からセンサ外部へ引き出され、 コン トローラ 2 9 に接続される。

図 1 8 A， 1 8 Bは角度センサ 2 1 およびレバ一 2 3 をブーム側方から見た 図であり、 図 1 8 Bは保護カバー 3 0 Dを外した場合を示したものである。 レ バー 2 3の左端部はブラケッ ト 2 7 によ り アーム 4 に固定されており 、 アーム 4 を回動して角度を変えると レバ一 2 3は角度センサ 2 1 の入力軸 2 1 bを回 転させる。 ブーム 3 に対するアーム 4の回転範囲は図 1 4 に示した油圧シリ ン ダ 7のス トロークによ り所定角度範囲内に制限されており、 図 1 8 Bに示す例 では、 アーム 4 に連動するレバ一 2 3は二点鎖線で示す範囲 A 1 〜 A 2 (土《 度） で回転する。 なお、 図 1 4の実線で示したアーム 4の状態のと き レバー 2 3は A 1 となり、 アーム 4が破線 4 ' のよ う に回動したとき レバ一 2 3は Α 2 となる。

上述したよう に、 レバ一 2 3 は A 1 〜 A 2の範囲で回転するので、 図 1 8 B に示すよ う にレバ一 2 3 とフラ ンジ 2 1 8 とが干渉しないよ う にフラ ンジ 2 1 8 を円弧状に形成する _c このよ う に入力軸 2 1 bを囲むよう に円弧状のフラ ン ジ 2 1 8 を突出させることによ り、 保護カバー 3 0 Cが無く ても ピン 2 2の端 面に沿って （図 1 8 Bの矢印 A Lの方向） 落下する土砂や岩石に対して入力軸 2 1 b を保護する働きをする。 特に、 ピン 2 2の端面方向からの土砂の衝突の 可能性が低いブーム用ピン （図 1 のピン 1 2 ) に対しては、 保護カバー 3 0 D を省略できる。

ところで、 本実施例では、 レバー 2 3 をピアノ線等の弾性体で形成し、 かつ、 入力軸 2 1 bの孔 Hに挿入したレバ一 2 3 を摺動可能と したことによ り、 以下 に述べるよ う な利点を有してい。 すなわち、 レバー 2 3 に土砂等が衝突した際 に、 レバー 2 3が弾性変形して孔 Hから抜け出てレバー 2 3入力軸 2 1 b との 連結が解除される。 その結果、 入力軸 2 1 bに過度の衝撃が加わるのを防止す ることができる。

. 図 1 9 A， 1 9 Bは、 レバー 2 3 に土砂が衝突して、 ブーム 3の側面に沿う よう な荷重 F 1 , F 2がレバー 2 3に加わった場合を説明するための概念図で ある。 図 1 9 Aは荷重 F 1が比較的小さい場合を示しており、 図 1 9 Bはさら に大きな荷重 F 2 ( F 2 > F 1 ) が作用した場合を示している。 図 1 9 Aにお いて、 破線は衝撃荷重が掛かっていない通常の場合のレバー 2 3 を示している。 なお、 ここでは、 レバー 2 3は直線状のピアノ線であると して説明する。

図 1 9 Aの場合、 荷重 F 1 によ り レバー 2 3は下側に凸に変形し （変形量厶）、 その変形によ り入力軸 2 1 bが左回り に角度 1 だけ回動される。 また、 レバ - 2 3の変形によ り レバ一 2 3の孔 Hに対する挿入量が減少する。 一方、 大き な荷重 F 2が作用している図 1 9 Bの場合には、 レバ一 2 3の変形量 Δが大き く なつて、 入力軸 2 1 bが左回り に大き く Θ 2 ( > θ I ) だけ回動されて孔 H に対するレバ一 2 3の揷入量が非常に小さ く なつている。 さらに、 F 2 よ り大 きな荷重がレバー 2 3 に作用した場合、 すなわち、 （衝撃荷重） 〉F 2の時には レバ一 2 3の変形量 Δおよび入力軸 2 1 bの回転角度がさらに大き く なって二 点鎖線で示すよ う にレバー 2 3が孔 Hから抜け出て、 レバー 2 3 と入力軸 2 1 b との連結状態が解除されることになる。

ところ力⁵'、 例えば従来のよ うに鋼板で形成した丈夫なレバ一を入力軸 2 1 b に固定した場合には、 レバーに過大な荷重が作用した際に入力軸 2 1 b と レバ 一との連結が解除されることが無く 、 入力軸 2 1 bに大きな衝撃力が作用する ことになる。 そのため、 レバーに岩石等が衝突したと きに入力軸 2 1 bを支持 する軸受 2 1 2やセンサ部 2 1 cが損傷するおそれがあった。 しかし、 本実施 例では、 上述したよ う にレバー 2 3 に過大な荷重が作用した場合には、 レバ一 2 3 と入力軸 2 1 b との連結が解除されるため、 入力軸 2 1 bに大きな衝撃力 が作用するようなことは無く、 角度センサ 2 1 の寿命向上を図ることができる。 レバ一 2 3が入力軸 2 1 bの孔 Hから抜け出るに必要な荷重の大きさは、 レ バー 2 3 を形成する ピアノ線の弾性係数、 ピアノ線の線径、 孔 Hに対する レバ - 2 3の挿入量等に依存しており、 角度センサ 2 1 の許容できる荷重に応じて 適宜設定すれば良い。 例えば、 ピアノ線の線径を細く して変形しやすく したり、 揷入量を小さ く したりすれば、 小さな荷重でも レバー 2 3が孔 Hから抜け出る ことになり、 角度センサ 2 1への影響を小さ くすることができる。

ここで、 レバー 2 3の寸法設定方法の一例を、 図 2 O A〜 2 0 Cを用いて説 明する。 図 2 O Aは、 片側固定 . 片側自由端のレバ一 2 3の中央に外力 Fが加 わった時の様子を示したものである。 このと き、 レバー 2 3のたわみ Δは自由 端から距離 L 2の位置で最大となる。 自由端で受ける反力 Rは次式 （ 3 ) から 求められ、 この反力 Rが角度センサ 2 1 の許容荷重 S ί よ り大き く なる前に、 レバ一 2 3が入力軸 2 1 bから外れるよ う にレバー 2 3の寸法等を設定すれば 良い。 また、 L 2および Δは式 （ 1 )， （ 2 ) によ り求められる。

L 2 = ( 1 / f 5 ) · L ··· ( 1 )

Δ = ( F · L ¹ ) / ( 4 8 ν 5 · E · I ) … （ 2 )

R = ( 5 / 1 6 ) · F ··· ( 3 )

なお、 d はレバ一 2 3 の線径、 Lはレバー 2 3の全長、 Eはレバ一 2 3の縦 弾性係数、 I はレバ一 2 3の断面 2次モーメ ン トである。

図 2 0 Bはたわみ Δが生じてレバ一 2 3が変形した時の各寸法を示す図であ り、 図 2 0 Cはレバー 2 3 と入力軸 2 1 d との連結部の寸法を示す図である。 図 2 0 Bの各寸法 L 3 〜 L 5は次式 （ 4 ) 〜 （ 6 ) から得られる。

L 3 = f | ( L - L 2 ) A ² \ … （ 4 ) L 4 = （し 2—'+△—') … （ 5 )

L 5 = L ~ L 3 - L 4 ·'· ( 6 )

すなわち、 たわみ△が生じた際に （ L 5 + a 1 ) が a よ り大き く なるよ う に すれば、 レバ一 2 3が入力軸 2 1 bから外れることになる。 例えば、 レバー 2 3の全長 Lおよびたわみ Δとから、 レバ一 2 3の線径 dを決定する。 レバー 2 3の全長 Lおよびたわみ Δをそれぞれ所定値に設定し、 その L， △を式 （ 2 ) から得られる次式 （ 7 ) に代入して断面 2次モーメ ン ト I を算出する。 この算 出された断面 2次モーメ ン ト I を線径 d と I との関係式 （ 8 ) に代入し、 逆算 して線径 dを求めれば良い。 また、 レバー 2 3の線径 dおよびたわみ Δとから、 レバー 2 3の全長 Lを決定するようにしても良い。

1 = (F ' じ ^;） / ( 4 8、― 5 · E · △ ) … （ 7 )

I = ( 7Γ / 6 4 ) · d ¹ … （ 8 )

上述した実施例では、 レバ一 2 3 と入力軸 2 1 b との連結状態が解除される 場合について説明した力？、 例えば、 図 2 1 A, 2 1 Bに示すよう にアーム 4 と レバー 7 0 との連結が解除されるよう にしても良い。 図 2 1 Aはレバー 7 0に 衝撃荷重が掛かっていない通常の場合を示しており、 レバ一 7 0はアーム連結 部 7 0 a と入力軸固定部 7 0 b と ピアノ線等で形成される軸部 7 0 c とから成 る。 アーム連結部 7 0 a には長孔 7 0 1 が形成されており、 この長孔 7 0 1 と アーム 4 に設けられた係合ピン 7 2 とが係合することによってレバー 7 0 とァ —ム 4 とが連結される。 一方、 入力軸固定部 7 0 bはボル ト 7 1 によつて入力 軸 2 1 bに固定され

図 2 1 Bに示すよ う にレバ一 7 0の軸部 7 0 c に荷重 F 2 (ブーム 3の側面 に沿った力） が作用すると、 軸部 7 0 cが下側に凸に変形して入力軸 2 1 bが 左回り に角度 0 4 だけ回転すると と もに、 アーム連結部 7 0 aが水平方向に対 して角度 3だけ傾く。 この状態では、 アーム連結部 7 0 aの長孔 7 1 0 と ピ ン 7 2 とはかろう じて係合している力 f、 F 2 よ り大きな荷重が作用した場合に は、 図 2 1 Βの二点鎖線で示すよ う に長孔 7 1 0 と ピン 7 2 との係合、 すなわ ち、 レバー 7 0 とアーム 4 との連結が解除される。

さらにまた、 所定値以上の荷重がレバ一 2 3 に作用したならば、 レバ一 2 3 が破損して （例えば、 塑性変形したり破断したり して） 連結状態が解除される よ う にレバ一 2 3の機械的強度を設定しても良い。 ただし、 レバーが破損する よう に構成した場合には、 レバーを新しいものに交換する必要がある力 ^?、 上述 のよ うにレバー 2 3が弾性変形して孔 Hから抜け出るように構成した場合には、 レバ一 2 3 を再使用することができる。 また、 レバ一 2 3の破断によ り連結が 解除されるよ う に構成した場合には、 入力軸 2 1 bに対してレバー 2 3の端部 を摺動可能に構成する必要は無い。 産業上の利用可能性

なお、 上述した実施の形態では、 ブーム 3 とアーム 4 との相対角度を検出す る角度センサについて説明した力 油圧シ ョベルの上部旋回体 1 とブーム 3 と の相対角度であるブーム角度や、 アーム 4 とバケツ ト 5 との相対角度であるバ ケッ ト角度を検出する角度センサ、 あるいは、 各種ク レーンのブームやジブな どの角度を検出する角度センサ、 多関節作業機の多関節アームの角度検出セン サ等にも本発明を適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1の部材と、

一体に設けられた連結部材を介して前記第 1 の部材が回動自在に連結される 第 2の部材と、

前記第 1 の部材によ り回転駆動される入力軸および前記入力軸の回転角度を 検出するセンサ部を前記連結部材に固定されるケースに内蔵し、 前記第 2 の部 材に対する前記第 1の部材の回転角度を検出する角度センサとを備え、

前記連結部材の軸方向端面に凹部を形成して、 少なく と も前記ケースの全て を前記凹部内に配設するようにした建設機械の作業装置。

2 . 第 1 の部村と、

一体に設けられた連結部材を介して前記第 1 の部材が回動自在に連結される 第 2の部材と、

前記連結部材に固定されるケースに入力軸の回転角度を検出するセンサ部を 内蔵する角度センサと、

前記第 1 の部材の回動に連動して前記入力軸を回転駆動するよ うに前記第 1 の部材と前記入力軸を連結する伝達部材とを備え、

( a ) 前記連結部材の軸方向端面に凹部を形成してその凹部に前記ケースを 配設するとと もに、

( b ) 前記伝達部材の可動範囲を避けて前記入力軸を囲むよ う に前記入力軸 の軸方向に突出する凸状部を前記ケースの端面に設けた建設機械の作業装置。

3 . 請求項 2に記載の作業装置において、

前記凸状部の前記連結部材の軸方向端面からの突出量を、 前記入力軸の前記 軸方向端面からの突出量よ り大き く した。

4 . 請求項 2 または 3に記載の作業装置において、

前記入力軸を保護するよ う に覆う入力軸保護カバ一を設けると ともに、 前記 入力軸保護力バーおよび前記ケースを前記連結部材へ共通の締結具で固定した。

5 . 請求項 1 〜 4のいずれかに記載の作業装置において、

前記ケースに、 前記センサ部からのヮィャハ一ネスを前記凹部の外部へ引き 出すための通路を形成した。

6 . 請求項 1 〜 4のいずれかに記載の作業装置において、

前記ケースの外周面と前記凹部の内周面とをシールするシール部材を前記外 周面に配設し、

前記センサ部からのワイヤハーネスを前記凹部の外部へ引き出すための溝を 前記外周面に形成すると と もに、 前記シール材の前記溝と一致する部分に前記 ワイヤハーネスの通路を形成した。

7 . 第 1 の部材と、

一体に設けられた連結部材を介して前記第 1 の部材が回動自在に連結される 第 2の部材と、

入力軸の回転角度を検出するセンサ部を有する角度センサと、

前記第 1 の部材の回動に連動して前記角度センサの入力軸を回転駆動するよ う に前記第 1 の部材と前記入力軸を連結すると と もに、 所定値以上の外力が作 用したと きに前記第 1 の部材と前記入力軸の連結状態が解除される伝達部材と を備えた建設機械の作業装置。

8 . 請求項 7に記載の作業装置において、

前記伝達部材の一端を前記人力軸に形成された孔に摺動可能に挿入すると と もに他端を前記第 1 の部材に固定し、 かつ、 前記伝達部材に所定値以上の外力 が作用した際の変形によ り前記一端が前記孔から抜け出て前記連結状態が解除 されるよう に前記伝達部材の機械的強度および前記孔への挿入量を設定した。

9 . 請求項 7に記載の作業装置において、

前記伝達部材に所定値以上の外力が作用したときに、 前記伝達部材が破損し て前記入力軸と前記伝達部材との連結が解除されるよ う に前記伝達部材の機械 的強度を設定した。

1 0 . 請求項 7 〜 9のいずれかに記載の作業装置において、

前記角度センサは、 前記入力軸およびセンサ部を内蔵するケースを備え、 前記連結部材の軸方向端面に凹部を形成して、 少なく と も前記ケースの全て を前記凹部内に配設した。

1 1 . 請求項？〜 9のいずれかに記載の作業装置において、 前記角度センサは、 前記入力軸およびセンサ部を内蔵するケースを備え、

( a ) 前記連結部材の軸方向端面に凹部を形成してその凹部に前記ケースを 配設するとともに、

( b ) 前記伝達部材の可動範囲を避けて前記入力軸を囲むよう に前記入力軸 の軸方向に突出する凸状部を前記ケースの端面に設けた。

1 2 . 請求項 1 〜 1 1 のいずれかに記載の作業装置において、

前記第 1 の部材はアームで、 前記第 2の部材はブームである。