JP5453205B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に係り、特に、ブーム、アーム及びアタッチメント等の回転部材の回転角度を検出する角度検出装置の改良に関する。

油圧ショベルは、履帯を備えた下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、一端が上部旋回体に対して回転可能にピン結合されたブームと、一端がブームに対して回転可能にピン結合されたアームと、一端がアームに対して回転可能にピン結合されたバケット等のアタッチメントとから主に構成されており、これらブーム、アーム及びアタッチメントは、上部旋回体に対して上下方向にのみ回転する多関節の回転部材を構成している。

従来、この種の回転部材を備えた作業機械には、各回転部材の回転角度位置を検出するための角度検出装置が備えられる（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、油圧ショベルのアームにブラケットを着脱可能に取り付け、該ブラケット内に、ブームに対するアームの回転角度位置を検出するためのアーム角度検出装置を取り付ける技術が開示されている。もちろん、この技術を応用すれば、上部旋回体に対するブームの回転角度位置を検出するためのブーム角度検出装置、及びアームに対するアタッチメントの回転角度位置を検出するためのアタッチメント角度検出装置を適所に取り付けることもできる。

特許第４２０９３４９号公報

ところで、ブーム角度検出装置、アーム角度検出装置及びアタッチメント角度検出装置は、各検出装置の出力信号から求められる回転角度と、予め知られているブーム長さ、アーム長さ及びアタッチメント長さとから、上部旋回体に対するアタッチメントの先端部の位置を算出するために備えられるものであるので、いずれか１つの角度検出装置から回転部材の回転角度位置に応じた信号が出力されない場合にも、作業の円滑な続行が困難になる。ところが、油圧ショベルは土砂の掘削等に使用されるものであるので、作業中に掘削された土砂等が角度検出装置及びその周辺部分に衝突しやすく、特に、角度検出装置と回転部材とをつなぐ回転伝達機構が破断されやすい。

作業機械に備えられる各角度検出装置は、回転部材の回転角度に応じた電圧信号を出力するように設定されており、電圧信号が予め設定された回転部材の稼働範囲を超える値となった場合には、角度検出装置の出力信号を取り込んで回転部材の回転角度を算出する制御装置中の判断手段がエラーと判断し、制御装置からブザーなどの報知手段に警報信号を出力して、作業者に警報を報知するようになっている。したがって、角度検出装置と回転部材とをつなぐ回転伝達機構が破断されたときにおいても、何らかの原因によって角度検出装置の検出角度が予め設定された回転部材の稼働範囲を超えた場合には、報知手段を利用して作業者に異常の発生を報知することができる。

しかしながら、従来の作業機械に備えられる角度検出装置には、角度検出装置と回転部材とをつなぐ回転伝達機構が破断された場合に、角度検出装置から出力される電圧信号を予め設定された回転部材の稼働範囲外の値に強制的に移行させるための手段が何ら施されていないので、角度検出装置からは回転部材が稼働範囲内にあるときの電圧信号が出力され続ける方が、むしろ普通である。この場合には、回転部材が回転操作されたにも拘わらず、角度検出装置からは一定の電圧信号が出力され続けることになるので、作業を安全に続行することが困難になる。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、角度検出装置と回転部材とをつなぐ回転伝達機構が破断された場合に、そのことを作業者に直ちに報知することができて、作業の安全性を確保可能な作業機械を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、連結ピンを介して回転可能に連結された複数の回転部材と、これら複数の回転部材の一方に取り付けられ、当該一方の回転部材に対する他方の回転部材の回転角度に応じた信号を出力する角度検出装置と、前記一方の回転部材に対する前記他方の回転部材の回転運動を前記角度検出装置の回転部に伝達する回転伝達機構とを備えた作業機械において、前記角度検出装置の回転部を特定の一方向に付勢する付勢手段を備え、該付勢手段は、前記角度検出装置の回転部と前記回転伝達機構との機械的な連結が解除されたとき、前記回転部を、予め設定された稼働範囲外の所定位置まで回転駆動することを特徴とする。

かかる構成によると、角度検出装置と回転部材とをつなぐ回転伝達機構が破断され、角度検出装置の回転部と回転伝達機構との機械的な連結が解除されたとき、付勢手段の弾性力により角度検出装置の回転部を、予め設定された稼働範囲外の所定位置まで回転駆動するので、角度検出装置の出力信号が自動的に回転伝達機構による回転部材の稼働範囲外の値となる。よって、制御装置中の判断手段は、直ちに角度検出装置の出力信号をエラーと判断することができて、作業者に警報を報知することができ、作業機械の不正な動作を防止することができる。

また本発明は、前記構成の作業機械において、前記付勢手段として前記回転部の周囲に装着された捩りばねを用い、該捩りばねの両端を、前記回転部に一端が固定されたレバーと、前記角度検出装置を覆うブラケットに係合したことを特徴とする。

かかる構成によると、回転体であるレバーと固定体であるブラケットとの間に捩りばねの捩り力を付与できるので、回転部材の回転をレバーに伝達するロッドや、ロッドとレバーとをつなぐ連結ピン等が土砂等の衝撃により破断された場合、角度検出装置の回転部を捩りばねの捩り力により、予め設定された稼働範囲外の所定位置まで回転駆動することができる。

また本発明は、前記構成の作業機械において、前記付勢手段として引張ばねを用い、該引張ばねの両端を、前記回転部に一端が固定されたレバーと、前記角度検出装置を覆うブラケットに係合したことを特徴とする。

かかる構成によっても、回転体であるレバーと固定体であるブラケットとの間に引張ばねの引張力を付与できるので、回転部材の回転をレバーに伝達するロッドや、ロッドとレバーとをつなぐ連結ピン等が土砂等の衝撃により破断された場合、角度検出装置の回転部を引張ばねの引張力により、予め設定された稼働範囲外の所定位置まで回転駆動することができる。

また本発明は、前記構成の作業機械において、前記付勢手段として引張ばねを用い、該引張ばねの両端を、前記一方の回転部材に対する前記他方の回転部材の回転運動を前記レバーを介して前記回転部に伝達するロッドと、前記角度検出装置を覆うブラケットに係合したことを特徴とする。

かかる構成によると、レバーを介して一方の回転部材に対する他方の回転部材の回転運動を角度検出装置の回転部に伝達するロッドと、固定体であるブラケットとの間に引張ばねの引張力を付与できるので、ロッドの引張ばね係合部よりも先端が土砂等の衝撃により破断された場合、角度検出装置の回転部を引張ばねの引張力により予め設定された稼働範囲外の所定位置まで回転駆動することができる。

本発明は、角度検出装置の回転部を特定の一方向に付勢する付勢手段を備えたので、角度検出装置と回転部材とをつなぐ回転伝達機構が破断されたとき、付勢手段の弾性力によって、角度検出装置の回転部が自動的に予め設定された稼働範囲外の所定位置まで回転駆動され、角度検出装置の出力信号がそれに応じた値となるので、制御装置中の判断手段は、直ちに角度検出装置の出力信号をエラーと判断して、作業者に警報を報知することができ、作業機械の不正な動作を防止することができる。

実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの側面図である。 実施形態に係るアームとアタッチメントとの連結状態を示す側面図である。 付勢手段として捩りばねを備えた角度検出装置とその周辺部分を示す側面図である。 付勢手段として捩りばねを備えた角度検出装置とその周辺部分を示す断面図である。 付勢手段として捩りばねを備えた角度検出装置の動作を示す側面図である。 付勢手段として引張ばねを備えた角度検出装置とその周辺部分を示す側面図である。 付勢手段として引張ばねを備えた角度検出装置とその周辺部分を示す断面図である。 付勢手段として引張ばねを備えた角度検出装置とその周辺部分の他の例を示す側面図である。

まず、本発明に係る作業機械につき、油圧ショベルを例にとって説明する。

図１に示すように、実施形態に係る油圧ショベルは、履帯を備えた１ａ下部走行体１と、下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体２と、上部旋回体２上に設けられた運転席３と、一端が上部旋回体２に対して回転可能にピン結合されたブーム４と、ブーム４を上下方向に回転駆動するブームシリンダ５と、一端がブーム４に対して回転可能にピン結合されたアーム６と、アーム６を上下方向に回転駆動するアームシリンダ７と、一端がアーム６に対して回転可能にピン結合されると共に、アーム６との間に作業用リンク２５が備えられたアタッチメント８と、作業用リンク２５を介してアタッチメント８を上下方向に回転駆動するアタッチメントシリンダ９とから主に構成されている。また、ブーム４及びアーム６の所要部分には、上部旋回体２に対するブーム４の回転角度、ブーム４に対するアーム６の回転角度、及びアーム６に対するアタッチメント８の回転角度を検出する３つの角度検出装置１０が備えられている。

アーム６に対するアタッチメント８の回転角度は、図２乃至図５に示すように、一端が作業用リンク２５を構成するリンク部材の１つに連結されたロッド１４の他端を、一端が角度検出装置１０の回転軸１２に固定されたレバー１３の先端部に連結することにより検出される。即ち、図２に破線で示すように、アーム６に対してアタッチメント８が下向きに回転されている状態から、図２に実線で示すように、アタッチメント８を上向きに回転すると、作業用リンク２５の動きに連動してロッド１４の一端が図上右向きに押され、図３に示すように、ロッド１４の他端がレバー１３を矢印１５の方向に回転させる。アタッチメント８が上方より下向きに回転されたときには、これとは逆に、ロッド１４の他端がレバー１３を矢印１５とは逆方向に回転させる。角度検出装置１０は、ブラケット１１に固定されたステータ部１０ａと、これに回転可能に取り付けられた回転軸１２とから構成されており、ステータ部１０ａに対する回転軸１２の回転角度に応じた電圧信号を出力する。したがって、角度検出装置１０からは、アーム６に対するアタッチメント８の回転角度に応じた電圧信号が出力される。

なお、回転軸１２の稼働範囲は、アタッチメント８を予め定められた通常の作業範囲の最大限度まで駆動した場合にも、電圧信号を出力可能な回転軸１２の可動範囲を超えないように設定されており、仮にアタッチメント８が予め定められた最大限度以上まで駆動された場合には、角度検出装置１２からそのときの回転軸１２の回転角度に応じた電圧信号を出力される。このときには、角度検出装置１０の出力信号を取り込んでアタッチメント８の回転角度を算出する制御装置中の判断手段（図示省略）がエラーと判断し、図５に示すように、制御装置からブザーなどの報知手段２０に警報信号を出力して、作業者に警報を報知する。

回転軸１２の周囲には、図３及び図４に示すように、捩りばね１６が装着されており、当該捩りばね１６の両端は、それぞれブラケット１１に形成されたばね掛け突起１７と、レバー１３の左辺に係合される。これにより、角度検出装置１０には、回転軸１２を常時時計方向の付勢する弾性力が付与される。したがって、ロッド１４、ロッド１４とレバー１３の連結部、及びレバー１３の捩りばね１６が係合される部位よりも先の部分が土砂等の衝突により破断した場合、回転軸１２は捩りばね１６の弾性力によって右方の可動端まで自動的に回転し、それに応じた電圧信号を出力する。これにより、報知手段２０から警報が発せられるので、作業者は直ちに異常の発生を知ることができる。

このように、本例の作業機械は、回転軸１２の周囲に捩りばね１６を装着し、当該捩りばね１６の両端を、ブラケット１１に形成されたばね掛け突起１７と、レバー１３の左辺とにそれぞれ係合したので、ロッド１４、ロッド１４とレバー１３の連結部、及びレバー１３の捩りばね１６が係合される部位よりも先の部分が土砂等の衝突により破断した場合、回転軸１２を捩りばね１６の弾性力によって右方の可動端まで自動的に回転させて、報知手段２０から直ちに警報を発することができ、作業者に直ちに異常の発生を放置することができて、作業者の意に反した作業機械の不正な動作を防止することができる。

なお、前記実施形態においては、捩りばね１６を用いて角度検出装置１０の回転軸１２に弾性力を付与したが、図６及び図７に示すように、レバー１３及びブラケット１１に形成されたばね掛け突起２２に引張ばね２１の両端を係合することによっても、同様の効果を得ることができる。

さらに、図８に示すように、ロッド１４及びブラケット１１に形成されたばね掛け突起２２に引張ばね２１の両端を係合する構成とすることもできる。この場合には、ロッド１４の引張ばね２１が係合される部位よりも先の部分が土砂等の衝突により破断した場合に、回転軸１２を捩りばね１６の弾性力によって右方の可動端まで自動的に回転させて、報知手段２０から直ちに警報を発することができ、作業者に直ちに異常の発生を放置することができて、作業者の意に反した作業機械の不正な動作を防止することができる。

前記各実施形態においては、アーム６に対するアタッチメント８の回転角度を検出する回転検出装置を例にとって説明したが、上部旋回体２に対するブーム４の回転角度を検出する回転検出装置、及び、ブーム４に対するアーム６の回転角度を検出する回転検出装置についても同様に実施することができる。

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の角度検出に利用できる。

１ 下部走行体
１ａ 履帯
２ 上部旋回体
３ 運転席
４ ブーム
５ ブームシリンダ
６ アーム
７ アームシリンダ
８ アタッチメント
９ アタッチメントシリンダ
１０ 角度検出装置
１０ａ ステータ部
１１ ブラケット
１２ 回転軸
１３ レバー
１４ ロッド
１５ 矢印
１６ 捩りばね
１７ ばね掛け突起
２０ 報知手段
２１ 引張ばね
２２ ばね掛け突起
２５ 作業用リンク

Claims (4)

1. 連結ピンを介して回転可能に連結された複数の回転部材と、これら複数の回転部材の一方に取り付けられ、当該一方の回転部材に対する他方の回転部材の回転角度に応じた信号を出力する角度検出装置と、前記一方の回転部材に対する前記他方の回転部材の回転運動を前記角度検出装置の回転部に伝達する回転伝達機構とを備えた作業機械において、
   前記角度検出装置の回転部を特定の一方向に付勢する付勢手段を備え、該付勢手段は、前記角度検出装置の回転部と前記回転伝達機構との機械的な連結が解除されたとき、前記回転部を、予め設定された稼働範囲外の所定位置まで回転駆動することを特徴とする作業機械。
2. 前記付勢手段として前記回転部の周囲に装着された捩りばねを用い、該捩りばねの両端を、前記回転部に一端が固定されたレバーと、前記角度検出装置を覆うブラケットに係合したことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
3. 前記付勢手段として引張ばねを用い、該引張ばねの両端を、前記回転部に一端が固定されたレバーと、前記角度検出装置を覆うブラケットに係合したことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
4. 前記付勢手段として引張ばねを用い、該引張ばねの両端を、前記一方の回転部材に対する前記他方の回転部材の回転運動を前記レバーを介して前記回転部に伝達するロッドと、前記角度検出装置を覆うブラケットに係合したことを特徴とする請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。

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