JPS59141011A - 油圧シヨベルの掘削深さ測定装置 - 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】 不発明は油圧ショベルの掘削深さ測定装置に関する０ 油圧ショベルにて掘削作業を行う場合、掘削した深さを
オペレータ自身が油圧ショベルを操作しながら判断する
のは不可能であり、所足の掘削深さが得られたかどうか
けその都度オペレータ自身でおるいは他の作業者によっ
て測定しなければならず、これは類型な、また危険を伴
う作業であ収史には過剰に掘削して埋戻しをしなければ
ならない等という問題点があった。本発明はこのような
事情に鑑みてなされたものであって、油圧ショベルの主
ブームの上下方向への回動に伴って距離を変じる２部位
間の距離を検出することにより自動的に掘削深場を測定
しオペレータに報知し得る油圧ショベルの掘削深さ６１
１１足装置を提供するものである。

以下、本発明をその実施例を示す図面に従って詳細に説
明する。

第１図は本発明装置を装備した油圧ショベルの外観左側
面図である。図示されていないシャーシには移動装置と
してのクローラ６１及び旋回体６２が装備されておシ、
旋回体６２にｔゴ掘削装置６３、操縦席６４、原動機６
５等が装備されている。掘削装置６３は旋回体の適宜部
分に固着された主ブーム支持ブラケット４にその基端部
０点で上下方向への回動自在に枢支されてその略中央部
分から前側を下方へ屈曲させた“へ”の字状の主ブーム
１、主ブーム支持ブラケット４の下部２点でトラニオン
支持されてそのピストンロッド１ｂをＥＥプーム１の略
中央部分の屈曲部下面のＡ点で枢支されて主ブーム１を
上下方向に回動させるだめの王ブームシリンダ１ａ％主
ブーム１の先端Ｃ点に枢支されたスティックブーム２、
王プーム１の屈曲部のやや前方上面にトラニオン支持さ
れてそのピストンロッド２ｂをスティックブーム２の基
端部上面に枢支されてスティックブーム２を上下方ｒ’
１ｌｉｌに回動させるだめのスティックブームシリンダ
２ａ１ステイツクブーム２の先端のＤ点に枢支されたパ
ケット３、スティックブーム２の基端部寄りの上面にト
ラニオン支持されてパケット３を上下方向に回動させる
パケットシリンダ３ａ、及び各油圧シリンダｌａ、２ａ
、３ａへ圧油を送給する油圧パイプ等からなり、各油圧
シリンダｌａ、２ａ及び３ａへ圧油を送給することによ
り王プーム１、スティックプーム２及びパケット３のそ
れぞれを単独で、あるいけ協動させて掘削作業を行うよ
うに構成されている。

実際の掘削作業においては第１図に実線及び二点鎖線で
示すようにスティックブームシリンダ２ａ及びパケット
シリンダ３ａを最大限退入させた状態、即ち主ブーム１
の屈曲部より前側及びスティックプーム２とパケット３
とをほぼ直線状とした状態で王プーム１を回動させて所
定深さまでの掘削を行った後に仕上げ作業を行う方法が
一般的である。従って実線で示す掘削作業開始時点での
状態を基準とすれば、二点鎖線で示す作業中のパケット
３の刃先Ｂの基準面（地表面）からの深さを王プーム１
の回動に伴って距離を変じる２部位間の距離から算出す
るこ吉か可能である０第２図は主ブームシリンダ１ａの
ピストンロッド１ｂのシリンダチューブＩＣからの進出
退入量即ちピストンロッド１ｂ先端枢支点のシリンダチ
ューブに対する距離検出部の取付状態を示す左側面図で
あり、第３図はそのピストンロッドｌｂ先端部付近を示
す部分拡大図である。

主ブーム１の中央屈曲部下面に取付けられたピストンロ
ンド支持部材５にそのピストンロッドｌｂ先端を連結ピ
ン５ａにより枢支された王ブームシリンダｌａの下面（
前面）には、直線摺動型ポテンシオメータ４０がそのノ
ーウジング４１の両端部でリング状の敗付具４３，４３
にてシャフト４２の進出退入方向をピストンロッド１ｂ
の進出退入方向と同方向として固定されている０シヤフ
ト４２の先端部は第３図に示す如く、円形状のピストン
ロッド１ｂの先端部外向に嵌着された２つのシャフト固
足部月４４．４４により、ピストンロッド１ｂの軸方向
と直交し連結ピン５ａの中心線を通る線上の位置で固定
されている。従って主ブーム１はピストンロッド１ｂの
進出退入に伴って上下方向に回動するが、それに伴って
ポテンシオメータ４０のシャフト４２％）進出退入する
のでピストンロッド１ｂのチューブＩＣに対する進出量
を検出することが可能となり、この検出結果から主プー
ム１．の回動量、即ち掘削深さを算出することが可能で
ある。

第４図は本発明装置の電気回路のブロック図である。ポ
テンシオメータ４０により電位信号として検出されたピ
ストンロッド１ｂの進出量けＡ／Ｄ変換器３４によりデ
ィジタル電気信号に変換されて演算回路３０へ入力され
る。演算回路３０は本実施例ではマイクロコンピュータ
を利用しており、Ａ／Ｄｆ換器３４を介して入力される
ポテンシオメータ４０による検出結果を基に後述する演
算を行ない、その結果を表示装置３１に表示する。測定
スイッチ３３は演算回路３０に所足の演算を行なわせる
ことを指示するスイッチである。

次に油圧ショベルの座標位置を示す第５図に従って演算
回路３０の演算同番について説明する。

第５図において主ブーム１の回動中ｌｂｏを原点、Ｘ軸
を原点０を通る水平線、Ｙ軸を原点０を通る鉛直線とす
るＸ−Ｙ座標系において、地表面を６１王ブームシリン
ダ１ａの基部枢支点をＰ、そのピストンロッド１ｂ先端
の主ブーム１への枢支点をＡ１パケット先端をＢ１チュ
ーブ１ｃの先端をＱとすると、線分面の長さ即ち主ブー
ム１の一回動中心とパケット３の先端との距離をｌｌ、
線分面の長さ即ち主ブーム１の回動中心とピストンロッ
ド１ｂの枢支点との距離を１１％線分三の長さ即ち王プ
ーム１の回動中心と主ブームシ！Ｊ　７１−１　ａの基
部枢支点との距離を！！３、線分＆の長さ即ち王ブーム
シリンダ１ａの基部枢支点とチューブ１ｃ先端との距離
をｉ４，１ＡｏＢをα、Ｘ軸と線分すとの交角をβとす
ると以上は油圧ショベルの諸元から既知の値である。そ
して線分員の長さを被検出距離即ちピストンロッド１ｂ
の進出量Ｘとすると、掘削作業中のパケット先端Ｂの地
表面Ｇからの距離即ち掘削深さＤは次の（１）式により
求まる。

［）　　＝　　ｊ’、　　−５ｉｎｌθ−α−βｌ−ｈ
　　　　　　　　　　　・・・（１）ただし、ｈ：王プ
ーム１の回動中心０の地表面からの高さ θ＝乙ＡＯＰ ２・ｌ！２＠／３ ”　（ｘ　＋　１４）””　１２　＋　１３２１２ｅｌ
ｓ・ｃｔ＋ｓθ従って掘削作業中に測定スイッチ３３が
操作されると演算回路３０けＡ／Ｄｉ換器３４を介して
ポテンシオメータ４０の出方を読み込みピストンロッド
１ｂの進出量Ｘに換算して上記（１）式により掘削深さ
Ｄを算出し表示装置３１に表示する０閘本実施例におい
ては、ポテンシオ・メータ４０を油圧シリンダＩａＫＩ
＆り付ける構成にかえて、シリンダチューブＩＣ内に可
変抵抗を組み込みピストンロッド１ｂの進出量を検出可
能とした油圧シリンダを使用することとしてもよい。

第６図は本発明の第２の実施例を示すものである。即ち
主ブーム１の回動に伴って回動する王ブームシリンダ１
ａと主ブーム１及び王ブームシリンダ１ａを支持する支
持ブラケット４の適宜部分との距離を検出することによ
り、掘削深さの測定を行うだめの距離検出部の取付状態
を示す左側面図及びその電気信号変換部を示す図である
〇主ブームシリンダ１ａの中間部に殴り付けられたリン
グ状のコード固定部材５２の一側面にコード５１の一端
部を固足し、主ブーム支持ブラケット４の前面上部にそ
の下部を固着されたスリーブ固定部材５３の上部には前
記コード５１が挿通されたスリーブ５１ａの一端部が固
定されていて、このスリーブ５１ａの他端部は運転席内
の操作コラム等に設置された電気信号変換部に接続固定
さレテイル。操作コラム等の適宜の位置に固定されたス
リーブ５１ａ他端部から延出されたコード５１の他端部
はコードリール５４に巻き敗られている０コードリール
５４は第６図上で時計回り方向に付勢されており、その
回転軸５４　ａｔｒｉ回転エンコーダ５５の検出軸と連
結されている。

従って主ブーム１の下方（又は上方）への回動に伴って
主ブームシリンダ１ａも下方（又は上方）へ回動し、コ
ード５１は引張（又は弛緩）され、コードリール５４は
コード５１の引張力（又はコードリール５４自身の時計
回り方向へ付勢された回転力）により反時計回り（又は
時計回り）方向へ回転し、回転エンコーダ５５の検出軸
を同方向へ回転するので、コード５１のスリーブ固定部
材５３からの延出量即ち主ブームシリンダ１ａのコード
５１の固定部位と、支持ブラケット４のスリーブ５１ｆ
Ｌ固定部位との距離に対応するノくルス信号が回転エン
コーダ５５から出力されるＯこの回転エンコーダ５５か
らの出力信号を処理する電気回路の構成はＡ／Ｄ変換器
３４を適宜のインターフェース３４’と換えて回転エン
コーダの出力を演算回路３０へ与えることとする他は第
４図に示した前記第１の実施例と同様であるが、演算回
路３０の演算内容について、座標位置を示す第７図によ
り説明する０＠記実施例同様、王プーム１の回動中心Ｏ
を原点としＸ軸を水平線、Ｙ軸を鉛直線とするＸ−Ｙ座
標系において、地表面をＧとし、点Ａ、Ｂ、Ｐ、線分の
長さＩ！ｌ、１２、Ｉ！３、角α、βは前記第１の実施
例と同様とし、コード５１の固定点をＳ、スリーブ５１
ａの固定点をＲ，線分苫の長す即ち主ブームシリンダ１
ａの基部枢支点とスリーブ５１ａの固定点との距離を１
！５とすると、線分Ｂの長さ即ちコード５１の延出量が
被検出距離Ｘである。

まず△ＰＲ５においてｔＳＰＲ＝εを次の（２）式によ
り求める。

％　Ｘ２＝１！４　＋　Ｚ５　２４　”　１５　”　”
””１ 次に　ＰＡＯ＝γを次の（３）式により求める〇−Ｓ石
γ　　８石（ε十δ） ただし　δ＝？ＯＰＲ ここでδ＝　１ＯＰＲＨ油圧ショベルの諸元等から既知
の値である。次にｚＡｏＰ＝θとするとθ＝　ｌ　Ａ　
Ｑ　ｐ ＝１８０°−（γ＋δ＋ε） であるから、第１の実施例と同様に掘削深さＤは前記（
１）式により求められる。

Ｄ　＝　ｆ、・１１０−α−βＩ−ｈ　　・・・（１）
ただし　ｈ：主ブーム１の回動中心０の地表面Ｇからの
高さ θ＝１８０°−（γ＋δ十ε） 。　　、−：Ｌ　Ｉ！３・ｓｉｎ　（ε十δ）＝１８０
　−（ｓ＋ｎ　　□十δ Ｉ！２ この場合の掘削深さＤの測に手順も前記第１の実施例と
同様に行えばよい〇 第８図は本発明の第３の実施例を示す図であって、即ち
王ブームシリンダ１ａの王ブームシリンダ１ａと王プー
ム１の適宜部位間の距離を検出するだめの検出部の取付
状態を示す左側面図である。

第６図に示した第２の実施例と同様に主ブームシリンダ
１ａの中間部に暇付けたリング状のコード固定部材５２
の一側面にコード５１の一端部を固定し、主ブーム１の
基端部と中央屈曲部との中間部下面（＠面）にその一端
部を王ブーム１の側面方向へ延出させた状態で固着され
たスリーブ固定部材５３の延出部分には前記コード５１
が挿通されたスリーブ５１ａの一端部が固定されていて
、このスリーブ５１ａの他端部は運転席内の操作コラム
等に設置された電気信号変換部に接続固定されており、
電気信号変換部及び電気回路は第２の実施例と同様であ
る０従って王プーム１が上下に回動すると、それに伴っ
て主ブームシリンダ１ａも上下に回動し、王ブームシリ
ンダ１ａのコード固定部位と主ブーム１のスリーブ固定
部位との距離が変化するので、この距離をコード５１の
延出量として回転エンコーダ等にて検出することにより
掘削深さを測足することが可能である０本実施例ではコ
ード５１の延出量即ち主ブーム１のスリーブ５１ａの固
定部位と王ブームシリンダ１ａのコード５１の固定部位
との距離と掘削深さとの関係を予め測足しておき、その
対応関係を演算回路に記憶きせておくものとする。従っ
て掘削作業中に測足スイッチが操作きれると、演算回路
はインターフェースを介して回転エンコーダの出力を読
み込み、コード５１の延出量即ち主ブーム１のスリーブ
５１ａ固定部位と主ブームシリンダ１ａのコード′５１
固定部位との距離に換算し、それに対応する掘削深さを
表示装置に表示する０同、本発明の実施例は上記の各実
施例に限るものではなく、他の距離検出手段を用いても
よいことは勿論であるし、前記第１及び第２の実施例に
おいても上記第３の実施例同様に被検出距離と掘削深さ
との関係を予め測足し、演算回路に記憶させておく構成
としてもよいし、あるいは逆に第３の実施例においそも
第１及び第２の実施例同様被検出距離に基いてその都度
数学的手法により掘削深さを算出する構成としてもよい
ことは勿論である０ 以上詳述したように本発明は機体適所に上下方向への回
動自在に枢支された王ブーム、主プームピ上下方向への
回動自在に枢支されたスティックブーム、及びスティッ
クブームに上下方向への回動自在に枢支されたパケット
を備え、前記王ブーム、スティックプーム及びパケット
夫々を回動させる油圧シリングによりこれらを単独で又
は協動して回動させることにより掘削作業を行うべくな
した油圧ショベルにおいて、主ブームの回動に伴って距
離を変じる２部位間に距離検出手段を設け、その検出距
離に基づき掘削深さを求めるべくなしたものであるので
、高価な光学装置あるいは測距装置等を用いることなく
掘削深さをオプレータ自身が確認しつつ作業を行うこと
が可能となるので、オペレータ以外の作業者によって掘
削深さの測距を行う必要がなく、省力化を図ることか可
能となり、安全性、経済性等が向上する等、本発明は優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は本
発明に係る油圧ショベルの掘削深さ測距装置を装備した
油圧ショベルの外観左側面図、第２図は本発明の第１の
実施例の距離検出部の左側面図、第３図はその部分拡大
図、第４図は本発明装置の電気回路のブロック図、第５
図はその掘削深さ算出のための座標位置を示す説明図、
第６図は本発明の第２の実施例の距離検出部の左側面図
、及び電気信号変換部の略示図、第７図はその掘削深さ
算出のだめの座標位置を示す説明図、第８図は本発明の
第３の実施例の距離検出部の左側面図である。 １・・・王ブーム　１ａ・・・王ブームシリンダ　１ｂ
・・・主ブームシリングのピストンロッド　１ｃ・・・
同チューブ　２・・・スティックブーム　３・・・パケ
ット４・・・王ブーム支持ブラケット　５・・・ピスト
ンロッド支持ブラケット　３０・・・演算回路　３３・
・・測定スイッチ　４０・・・ポテンシオメータ　５１
・・・コー）’　　５１ａ・・・スリーブ　５４・・・
コードリール　５５・・・回転エンコーダ　６３・・・
掘削装置　Ａ・・・主ブームシリンダのピストンロッド
回動中４＞　　Ｂ・・・パケット先端（掘削点）　Ｃ・
・・スティックブーム回動中心　Ｏ・・・王ブーム回動
中心　Ｐ・・・主ブームシリンダ回動中心 特　許　出　願　人　　　セイレイ工業株式会社代理人
　弁理士　　河、野　登　夫 ４ ？Ｐ、２　　図 気　３　ス 柄　４　肥 懲　５　図 ９．６　　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　機体適所に上下方向への回動自在に枢支された王
   ブーム、主ブームに上下方向への回動自在に枢支式れた
   スティックブーム、及びスティックブームに上下方向へ
   の回動自在に枢支されたパケットを備え、前記王ブーム
   、スティックブーム及びパケット夫々を回動させる油圧
   シリンダによりこれらを単独で又は協動じて回動させる
   ことにより掘削作業を行うべくなしだ油圧ショベルにお
   いて、王ブームの回動に伴って距離を変じる２部位間に
   距離検出手段を設け、その検出距離に基づき掘削深さを
   求めるべくなしたことを特徴とする油圧ショベルの掘削
   深さ測定装置。 ２、前記距離検出手段にて検出すべき距離は王ブームを
   回動させる油圧シリンダのピストンロッドの進出景に関
   連する距離である特許請求の範囲第１項記載の油圧ショ
   ベルの掘削深さ測定装置０ ３、前記距離検出手段にて検出すべき距離は王ブームを
   回動させる油圧シリンダと機体に固着された主ブームの
   支持部材との距離である特許請求の範囲第１項記載の油
   圧ショベルの掘削深き測定装置０ ４、＠記距離検出手段にて検出すべき距離は王ブームを
   回動させる油圧シリンダと主ブームとの距離である特許
   請求の範囲第１項ｄ己載の油圧ショベル　の掘削深さ測
   定装置０