JPH08166233A - 作業機の角度検出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 確実に破損を避けることができる作業機の角
度検出機構を提供すること。 【構成】 バケット２はアーム１に備えられたバケット
シリンダ４により駆動用リンク５、６を介して駆動され
る。駆動用リンク５はピン７を回転軸とする。プーリ構
造１０のプーリが駆動用リンク５に固定されてピン７を
中心に回転する。当該プーリにはプルケーブルが固定さ
れ、このプルケーブルはアウターケーシング１３に誘導
されてバケット角度検出器１４に導かれる。バケット２
の駆動により駆動用リンク５および上記プーリが回動
し、この回動がプルケーブルによりバケット角度検出器
１４に伝達され、角度が検出される。バケット角度検出
器１４はバケットから離れて設置できるので土砂等によ
る破損を避けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業機に装着される角
度検出器に関し、特に、過酷な環境で使用される作業機
に好適な作業機の角度検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のリンクより成るリンク機構を備え
た作業機では、制御装置が搭載され、この制御装置の制
御のもとに所期の作業を行なうものが多い。このような
作業機の例として油圧ショベルが挙げられる。油圧ショ
ベルは、通常、ブーム、アーム、およびバケットの３つ
のリンクより成るリンク機構を備え、これらブーム、ア
ーム、およびバケットを個々に操作することにより、掘
削その他種々の作業が行なわれる。これら作業中、掘削
作業の場合、リンク機構を操作して地面を直線軌跡又は
他の任意の軌跡で掘削するのは極めて困難であるので、
制御装置により、リンク機構の各リンクを駆動する油圧
シリンダの駆動速度を適切に制御して任意の掘削が行な
われる。制御装置は、このような掘削制御に限らず、他
の種々の制御にも用いられる。

【０００３】上記制御装置では、制御目的に応じて種々
の検出値に基づく制御が行なわれるが、検出値としてリ
ンク機構の各リンクの相対角度の検出値が用いられるこ
とが多く、特に、上記掘削制御では当該相対角度の検出
は必須である。この相対角度の検出は、各リンクの連結
部（回転軸位置）において一方のリンクに角度検出器を
固定し、この角度検出器の回転軸と他方のリンクとをジ
ョイントで連結し、両リンクの相対回転と同一の回転を
上記回転軸に与えることにより行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、作業機のリ
ンク機構は作業部を構成しているので、その作業中、土
砂や岩石が頻繁に接触するのが通常であり、このような
接触によって角度検出器や上記ジョイントが破損し、相
対角度の検出が不能となる事態がしばしば生じていた。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、確実に破損を避けることができる作業機の
角度検出機構を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、作業部を構成する複数のリンクを備えた
作業機において、前記リンクの回転に伴って回転するプ
ーリと、このプーリから離れた前記作業機上の任意の位
置に設置された変位検出器と、前記プーリに固定されこ
のプーリの回転を前記変位検出器に伝達するケーブルと
で作業機の角度検出機構を構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】リンクが回転すると、これとともにプーリが回
転し、このプーリの回転によりケーブルが直線的に移動
する。ケーブルの移動は、上記プーリから離れた位置に
設置された変位検出器に伝達され、当該変位検出器に変
位を与え、これにより角度の検出が行なわれる。変位検
出器の設置位置を土砂や岩石が衝突しない位置に選定す
ることにより破損を確実に避けることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る油圧ショベルのバケ
ットの角度検出機構の側面図である。この図で、１はア
ーム、２はバケット、３はアーム１とバケット２とを回
転可能に連結するピン、４はバケット２を駆動するバケ
ットシリンダ、４ｒはバケットシリンダ４のロッドを示
す。５、６はバケットシリンダ４によりバケット２を駆
動するための駆動用リンクであり、駆動用リンク５はア
ーム１およびロッド４ｒとそれぞれピン７、８で連結さ
れ、駆動用リンク６はロッド４ｒおよびバケット２とそ
れぞれピン８、９で連結されている。１０はプーリ構造
を示す。このプーリ構造については後述する。１２はア
ーム１に固定されてプーリー構造１０の回転を阻止する
ブラケット、１３はアウターケーシングである。このア
ウターケーシング１３は後述するプルケーブル１１を誘
導するためのものである。１４はプルケーブル１１が連
結されるバケット角度検出器を示す。このバケット角度
検出器についても後述する。

【０００９】図２は図１に示すプーリ構造１０の断面図
である。この図で、図１に示す部分と同一部分には同一
符号が付してある。１１はプーリー構造１０とバケット
角度検出器１４との間を連結するプルケーブルを示す。
１０１は第１のケーシング、１０２は第２のケーシン
グ、１０３は第１のケーシング１０１と第２のケーシン
グ１０２とで周縁が覆われたプーリ、１０４はプーリ１
０３の周縁に形成されたケーブル溝である。このケーブ
ル溝１０４に沿って上記プルケーブル１１が圧接され、
かつ、その一端が固定されている。１０６はプルケーブ
ル１１を外部に導き出す導出部である。１０７は第１の
ケーシング１０１と第２のケーシング１０２とを固定す
るボルト、Ｓはプーリ１０３と第１のケーシング１０１
および第２のケーシング１０２との間に装着されたシー
ル、Ｂは駆動用リンク５とプーリ１０３とを連結するボ
ルトである。

【００１０】図３は図２に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う
断面図である。この図で、図２に示す部分と同一部分に
は同一符号が付してある。図２から明らかなように、プ
ーリ１０３は駆動用リンク５に固定され、かつ、ピン７
に回転可能に装着されているのでリンク５と一体に回転
する。

【００１１】図４は図３に示すプーリー構造の側面図で
ある。この図で、図１、図２および図３に示す部分と同
一部分には同一符号が付してある。１０２ａはケーシン
グ１０２の一部に形成された突出部である。アーム１に
固定されたブラケット１２は先端が図示のように二股状
の腕１２ａ、１２ｂを有し、これら腕１２ａ、１２ｂの
間に突出部１０２ａが嵌合される。この嵌合により、ケ
ーシング１０２とケーシング１０１（ケーシング１０２
とボルト１０７によって固定されている）とがアーム１
に対して回転しないように係止される。この係止によ
り、ケーシング１０１、１０２により嵌合されたプルケ
ーブル１１の導出部１０６がアーム１に対する回転を阻
止され、プルケーブル１１の後述する動作を保証する。

【００１２】ここで、バケット角度検出器１４の構成に
ついて説明する。図５は図１に示すバケット角度検出器
の第１の具体例の概略構成図である。１１、１３、１４
はそれぞれ図１に示すものと同じプルケーブル、アウタ
ーケーシング、バケット角度検出器である。１４０は検
出器ケーシング、１４１は検出器ケーシング１４０に固
定された直線駆動型の変位検出部である。１４１ａはプ
ルケーブル１１に固定された変位伝達手段であり、変位
検出部１４１と係合してこれにプルケーブル１１の変位
量（移動量）を伝達する。１４１Ｓはバネであり、一端
が検出器ケーシング１４０に固定され、他端がプルケー
ブル１１の端部に固定されている。バネ１４１Ｓによ
り、プルケーブル１１の全長にわたって張力を与え、プ
ルケーブル１１のたるみを排除する。直線駆動型の変位
検出部１４１は種々の型の周知の検出機構、例えばポテ
ンショメータが使用される。

【００１３】図６は図１に示すバケット角度検出器の第
２の具体例の概略構成図である。この図で、図５に示す
部分と同一又は等価な部分には同一符号が付されてい
る。１４２は検出器ケーシング１４０に回転可能に装架
された検出用プーリ、１４２Ｓはその回転中心を示す。
１４３はバネであり、一端が検出器ケーシング１４０に
固定され、他端が点Ｐ₁ で示される位置において検出用
プーリ１４２に固定されている。１４４は回転駆動型の
変位検出部、１４５は検出用プーリ１４２の回転を変位
検出部１４４に伝達する変位伝達手段を示す。変位検出
部１４４にはさきの変位検出部１４１と同じく、ポテン
ショメータのような周知の検出機構が使用される。

【００１４】本具体例の場合、プルケーブル１１は検出
用プーリ１４２の溝（図示されていない）にほぼ半周に
わたって掛け渡され、その端部は点Ｐ₂ で示される位置
において検出用プーリ１４２に固定されている。上記バ
ネ１４３により、検出用プーリ１４２を介してプルケー
ブル１１の全長にわたって張力が与えられ、たるみが排
除される。

【００１５】図７は図１に示すバケット角度検出器の第
３の具体例の概略構成図である。この図で、図５に示す
部分と同一部分には同一符号が付してある。１４６は一
端が連結部１４７でプルケーブル１１との連結された変
位伝達手段であり、検出器ケーシング１４０に回転中心
１４６Ｓにおいて回転自在に装架されている。１４８は
バネを示す。バネ１４８の一端は検出器ケーシング１４
０に固定され、他端はプルケーブル１１の端部と連結さ
れている。バネ１４８の機能は第１の具体例のバネ１４
１Ｓの機能と同じである。

【００１６】図８は図１に示すバケット角度検出器１４
の設置位置の一例を示す図である。この図で、図１に示
す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。１５はアーム１と図示しないブームとを回転可能に
連結するピンを示す。１６はバケット角度検出器１４で
検出された角度に比例した電気信号を出力するリード
線、１７はバケットシリンダ４への圧油の供給、排出を
行なう管路（ホース）を示す。図から明らかなように、
バケット角度検出器１４はアーム１の付け根部分に設置
されている。この部分はバケット２から充分離れた位置
であり、又、バケット２による掘削時においても掘削位
置から相当高い位置となるので、土砂や岩石が衝突する
ことはほとんどない。

【００１７】次に、本実施例の動作を説明する。バケッ
トシリンダ４が駆動されると、アーム１に対してバケッ
ト２が回転する。このとき、駆動用リンク５もピン７を
中心に回転し、当該駆動用リンク５に固定されたプーリ
１０３も同量だけ回転する。プーリ１０３の回転によ
り、プルケーブル１１が引っ張られ（又は押し出され）
て移動する。前述のように、プルケーブル１１には、バ
ネ１４１Ｓ（１４３、１４８）により常に張力が与えら
れてたるみは存在しないので、プルケーブル１１の上記
移動はそのまま変位伝達手段１４１ａ（又は検出用プー
リ１４２、変位伝達手段１４６）に与えられて、これを
プルケーブル１１の移動量に等しい量だけ変位（又は回
転）させる。この変位（回転）が変位検出部１４１（１
４４）に伝達され、変位検出部１４１（１４４）の検出
値は電気信号としてリード線１６を介して演算装置に出
力され、当該電気信号に応じた角度が求められる。

【００１８】このように、本実施例では、角度を検出す
る個所にプーリを設け、バケット角度検出器をこのプー
リから充分離れた位置に設置し、プーリとバケット角度
検出器とを張力が与えられたプルケーブルで連結するこ
とにより、バケット角度検出器にプルケーブルの移動量
と同じ移動量を伝達するようにしたので、検出精度を損
なうことなく、土砂や岩石の衝突によるバケット角度検
出器の破損を防止することができる。又、プーリは露出
部分をケーシング、アーム、駆動用リンクで保護されて
いるので、土砂や岩石の衝突による破損のおそれはな
い。

【００１９】図９は本発明の他の実施例に係る油圧ショ
ベルのバケットの角度検出機構の側面図である。この図
で、図１に示す部分と同一又は等価な部分には同一符号
を付して説明を省略する。本実施例がさきの実施例と異
なるのは、さきの実施例がプルケーブル１１を一本用い
ているのに対して、本実施例では２本のプルケーブル１
１ａ、１１ｂを用いている点、およびバケット角度検出
器１４の構成が相違するのみであり、その他の構成は同
じである。各プルケーブル１１ａ、１１ｂはそれぞれア
ウターケーシング１３ａ、１３ｂで保護されてバケット
角度検出器１４へ導かれている。

【００２０】図１０は図９に示す２本のプルケーブル１
１ａ、１１ｂを用いた場合のバケット角度検出器１４の
概略構成図である。この図で、図６に示す部分と同一部
分には同一符号が付してある。各プルケーブル１１ａ、
１１ｂはそれぞれ検出用プーリ１４２の周縁に形成され
ている溝（図示されていない）の適宜の位置に固定され
る。

【００２１】本実施例の動作はさきの実施例の動作に準
じる。即ち、駆動用リンク５が回動するとプーリ１０３
が回動し、プルケーブル１１ａ、１１ｂが互いに反対方
向に、かつ、等しい量だけ移動し、バケット角度検出器
１４のプーリ１４２を回転させて各プルケーブル１１
ａ、１１ｂの移動量を検出する。ただ、本実施例の場
合、２本のプルケーブル１１ａ、１１ｂを用いているの
で、さきの実施例のバケット角度検出器１４におけるバ
ネ１４１Ｓ、１４３、１４８は不要となる。本実施例の
効果もさきの実施例の効果と同じである。

【００２２】なお、上記各実施例の説明では、プルケー
ブル１１、１１ａ、１１ｂを用いる例について説明した
が、これに代えて周知のプッシュプルケーブルを使用す
ることができるのは明らかである。この場合、上記他の
実施例と同じく、ケーブルに張力を与えるバネは不要と
なる。

【００２３】又、プーリ１０３をピン７に装着する例に
ついて説明した。このプーリ１０３の装着個所は、ピン
３、ピン７、ピン８、ピン９のいずれでも可能であり、
種々の条件を勘案していずれかのピンに装着されること
になる。これら各ピンへの装着はそれぞれ次のような特
徴又は問題点がある。即ち、ピン３への装着は直接バケ
ット角度を検出できる利点があるが、ボス径よりプーリ
構造１０が大きくなると、バケット等のアタッチメント
との当たりが問題になる。本実施例のようなピン７への
装着は、アタッチメントに対しては何も考慮する必要が
ないが、バケット角度を得るためには角度の換算が必要
となる。ピン８、ピン９への装着は、それらがアーム１
に対して移動するのでプルケーブルの引き回しが困難で
あり、かつ、角度の換算も必要となる。

【００２４】ところで、以上の各実施例において、ケー
ブル６又はプルケーブル１１ａ、１１ｂはアウターケー
シング１３、１３ａ、１３ｂで被覆されることにより保
護される構成となっている。しかし、実際の作業現場に
おいては、土砂や岩石の破片が飛散するので、アウター
ケーシング１３、１３ａ、１３ｂではケーブル６、１１
ａ、１１ｂの保護が充分でない場合がある。そのような
場合におけるケーブル６、１１ａ、１１ｂの保護を確実
にする構造を以下の図１１〜図１３を参照して説明す
る。

【００２５】図１１は図８と同じくバケット角度検出器
の設置位置を示す図、図１２は図１１に示す線ＸＩＩ−
ＸＩＩに沿う断面図である。これら各図で、図８に示す
部分と同一又は等価な部分には同一符号が付してある。
１Ｕはアーム１の上面、２０はシートスクリュー、２１
は保護カバー、２２は押え板、２３はボルトを示し、こ
れらは図１２でより詳細に示されている。即ち、シート
スクリュー２０はアーム１の適宜個所に複数個溶接さ
れ、一方、保護カバー２２はアウターケーシング１３の
外部露出部分を覆った状態でアーム１に配置されてい
る。押え板２２はシートスクリュー２０にボルト２３で
固定されており、この押え板２２で保護カバー２１の上
面を押えることにより、当該保護カバー２１をアーム１
に接触固定している。

【００２６】図１３はアウターケーシング１３（ケーブ
ル６、１１ａ、１１ｂ）をアーム１の上面１Ｕ上に沿わ
せて配置する場合の図で、図１２に示すものと同一又は
等価な部分には同一符号が付してある。この図１３に示
す場合の保護カバー２１の固定も図１２に示す場合と同
じく、シートスクリュー２０にボルト２３で固定された
押え板２２により行われる。

【００２７】このように、図１１、１２、１３に示す実
施例では、保護カバー２１でアウターケーシング１３を
覆うようにしたので、ケーブル６、１１ａ、１１ｂを確
実に保護することができ、バケット角度検出器による角
度検出を保証する。又、保護カバー２１の強度が充分で
ある場合であって、かつ、ケーブルにプルケーブルが使
用されているときには、保護カバー２１のみ使用し、ア
ウターケーシング１３を省くことができる。

【００２８】以上、本発明の各実施例を説明したが、こ
れら各実施例の説明では、油圧ショベルのバケット角度
検出機構について説明した。しかし、本発明は油圧ショ
ベルのバケット角度検出機構に限ることはなく、油圧シ
ョベルの他のリンクの角度検出、又は他の各種作業機に
おける角度検出にも適用できるのは明らかである。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、リンク
の回転に伴って回転するプーリを備え、角度検出を行な
う変位検出器をプーリから離れた作業機上の任意の位置
に設置し、プーリの回転をプーリに固定されたケーブル
により当該変位検出器に伝達するようにしたので、確実
に変位検出器の破損を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベルのバケット
の角度検出機構の側面図である。

【図２】図１に示すプーリ構造の断面図である。

【図３】図２に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図であ
る。

【図４】図３に示すプーリー構造の側面図である。

【図５】図１に示すバケット角度検出器の第１の具体例
の概略構成図である。

【図６】図１に示すバケット角度検出器の第２の具体例
の概略構成図である。

【図７】図１に示すバケット角度検出器の第３の具体例
の概略構成図である。

【図８】バケット角度検出器の設置位置を説明する図で
ある。

【図９】本発明の他の実施例に係る油圧ショベルのバケ
ットの角度検出機構の側面図である。

【図１０】図９に示すバケット角度検出器の概略構成図
である。

【図１１】ケーブルの配置を説明する図である。

【図１２】図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う断面図
である。

【図１３】ケーブルの他の配置例に対する保護カバーの
断面図である。

【符号の説明】

１ アーム ２ バケット ４ バケットシリンダ ７ ピン １０ プーリ構造 １１ プルケーブル １２ ブラケット １３ アウターケーシング １４ バケット角度検出器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業部を構成する複数のリンクを備えた
   作業機において、前記リンクの回転に伴って回転するプ
   ーリと、このプーリから離れた前記作業機上の任意の位
   置に設置された変位検出器と、前記プーリに固定されこ
   のプーリの回転を前記変位検出器に伝達するケーブルと
   を設けたことを特徴とする作業機の角度検出機構。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記プーリは、前記
   リンクに固定され、かつ、このリンクの回転軸を回転軸
   としていることを特徴とする作業機の角度検出機構。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記プーリは、前記
   リンクを駆動する駆動用リンクに固定され、かつ、この
   駆動用リンクの回転軸を回転軸としていることを特徴と
   する作業機の角度検出機構。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記プーリは、角度
   検出対象となる２つのリンクの間に配置されていること
   を特徴とする作業機の角度検出機構。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記プーリは、ケー
   シングに収納されていることを特徴とする作業機の角度
   検出機構。
6. 【請求項６】 請求項１において、前記変位検出器は、
   前記ケーブルの移動を検出する変位計で構成されている
   ことを特徴とする作業機の角度検出機構。
7. 【請求項７】 請求項１において、前記変位検出器は、
   他と連結される回転軸を有しこの回転軸の回転角度を検
   出する角度検出部と、前記ケーブルの移動を前記回転軸
   に伝達する検出用プーリとで構成されていることを特徴
   とする作業機の角度検出機構。
8. 【請求項８】 請求項１において、前記変位検出器
   は、他と連結される回転軸を有しこの回転軸の回転角度
   を検出する角度検出部と、前記ケーブルと前記回転軸と
   を連結するレバーとで構成されていることを特徴とする
   作業機の角度検出機構。
9. 【請求項９】 請求項１において、前記ケーブルは、
   外部に露出する部分を保護カバーで覆われていることを
   特徴とする作業機の角度検出機構。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記保護カバー
    は、前記ケーブルが配置される構造物に着脱自在に装着
    されることを特徴とする作業機の角度検出機構。