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発明の名称 作業機械の作業具角検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−63820(P2007−63820A)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
出願番号 特願2005−249815(P2005−249815)
出願日 平成17年8月30日(2005.8.30)
代理人 【識別番号】100077816
【弁理士】
【氏名又は名称】春日 讓
発明者 藤島 一雄 / 石井 啓範
要約 課題
障害物との接触を極力抑えることができる作業機械の作業具角検出装置を提供することを目的とする。

解決手段
アーム9の先端に作業具10を回動可能に設け、作業具操作用のシリンダ13のピストンロッド14先端とアーム9の側面とを第1のリンク15で連結し、前記ピストンロッド14先端と前記作業具10とを第2のリンク16で連結した作業機械において、前記アーム9側面における前記第1のリンク15のアーム連結部近傍に、検出器19を設け、前記検出器19の回転軸25に屈曲形状のレバー26の一端を設け、前記屈曲形状のレバー26の他端と前記第1のリンク15の内側とをリンク28で連結したことを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
アームの先端に作業具を回動可能に設け、作業具操作用のシリンダのピストンロッド先端とアームの側面とを第1のリンクで連結し、前記ピストンロッド先端と前記作業具とを第2のリンクで連結した作業機械において、
前記アーム側面における前記第1のリンクのアーム連結部近傍に検出器を設け、前記検出器の回転軸に屈曲形状のレバーの一端を設け、前記屈曲形状のレバーの他端と前記第1のリンクの内側とを第3のリンクで連結したことを特徴とする作業機械の作業具角検出装置。
【請求項2】
アームの先端に作業具を回動可能に設け、作業具操作用のシリンダのピストンロッド先端とアームの側面とを第1のリンクで連結し、前記ピストンロッド先端と前記作業具とを第2のリンクで連結した作業機械において、
前記アーム側面における前記第1のリンクのアーム連結部近傍に検出器収納用の孔を設け、検出器を前記孔内に収納して前記アーム側面に固定し、前記検出器の回転軸にレバーの一端を設け、前記レバーの他端と前記第1のリンクの内側とをリンクで連結したことを特徴とする作業機械の作業具角検出装置。
【請求項3】
前記第1のリンクと、前記レバーと、前記第3のリンクとで平行リンク機構を構成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の作業機械の作業具角検出装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械の多関節アーム機構の先端に備えた作業具の角度検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、油圧ショベル等の作業機械においては、その掘削用バケット等の作業具を、予め設定した領域外に出ることを制限する範囲制限機能、予め設定した領域に沿って移動させる掘削機能及びバケット等の作業具の姿勢維持等を実現する制御方式を採用しているものがある。
【0003】
この方式を実現するために、作業機械におけるブーム、アーム、作業具間の相対角度を検出する必要がある。この相対角度を検出する装置としては、ブーム、アーム、作業具の各連結部にそれぞれポテンショメータ等の角度検出器を直接取り付けたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】特開平8−189055号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した相対角度検出装置を備えた作業機械は、各検出器からのブーム、アーム、作業具間の相対角度を取り込み、制御装置によってアームの先端に設けた作業具を、例えば設定した移動軌跡に沿って移動制御又は設定した作業箇所に移動制御させる。
【0006】
このような作業具の移動制御において、上述した相対角度検出装置の内で、ブームまたはアームの角度を検出する検出装置は、バケット等の作業具のそれよりも作業機械の本体側に配置されるので、障害物や作業工具と接触する機会が少ない。ところが、バケット等の作業具の角度を検出する検出装置は、特許文献1に示されるように、バケット等の作業具の近傍箇所でアーム先端側の側部に突出して配置されるので、障害物等に接触する機会が多い。
【0007】
このため、検出装置を構成する検出器の露出部分を、堅固なカバーで覆うことが考えられるが、このように構成すると、検出装置の側方への突出高さが大きくなり、バケット等の作業具を操作のためのリンクと接触する機会が増加し、作業具の回動操作に支障を来すことがある。
【0008】
そこで、上記の検出装置を廃止し、作業具操作用のシリンダのストローク量を検出し、このストローク量から作業具の角度を検出する方策も考えられるが、この方策では、作業具操作用のシリンダに大掛かりな加工が必要になり、高価な検出装置になってしまうという憾みがある。
【0009】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、障害物との接触を極力抑えることができる作業機械の作業具角検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するために、第1の発明は、アームの先端に作業具を回動可能に設け、作業具操作用のシリンダのピストンロッド先端とアームの側面とを第1のリンクで連結し、前記ピストンロッド先端と前記作業具とを第2のリンクで連結した作業機械において、前記アーム側面における前記第1のリンクのアーム連結部近傍に検出器を設け、前記検出器の回転軸に屈曲形状のレバーの一端を設け、前記屈曲形状のレバーの他端と前記第1のリンクの内側とを第3のリンクで連結したことを特徴とする作業機械の作業具角検出装置にある。
【0011】
また、第2の発明は、アームの先端に作業具を回動可能に設け、作業具操作用のシリンダのピストンロッド先端とアームの側面とを第1のリンクで連結し、前記ピストンロッド先端と前記作業具とを第2のリンクで連結した作業機械において、前記アーム側面における前記第1のリンクのアーム連結部近傍に検出器収納用の孔を設け、検出器を前記孔内に収納して前記アーム側面に固定し、前記検出器の回転軸にレバーの一端を設け、前記レバーの他端と前記第1のリンクの内側とを第3のリンクで連結したことを特徴とする作業機械の作業具角検出装置にある。
【0012】
更に、第3の発明は、第1又は第2の発明において、第1のリンクと、前記レバーと、前記第3のリンクとで平行リンク機構を構成したことを特徴とする作業機械の作業具角検出装置にある。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、作業具の検出器を、前記アーム側面においてアーム先端から離れる位置に配置することができるので、作業対象物及び他の障害物等との接触を抑えることができる。その結果、検出器の破損を極力防止することができ、その検出器の信頼性が向上するとともに、作業機械による範囲制限機能、作業具の姿勢維持等の作業性をも向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の作業機械の作業具角検出装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の作業機械の作業具角検出装置の一実施の形態を備えた作業機械の斜視図である。この図1において、1は作業機械で、この作業機械1は、走行体2と、この走行体2上に旋回可能に搭載した旋回体3と、この旋回体3の前部に装設した作業装置4とによって大略構成されている。
【0015】
旋回体3上には、その前部左側に設けた運転室5と、旋回体3の後部に設けたカウンタウエイト6と、このカウンタウエイト6と運転室5の間に設けたエンジン室7とが装設されている。
【0016】
前述した作業装置4は、旋回体3の前部に俯仰動可能に設けたブーム8と、このブーム8の先端に回動可能に設けたアーム9と、このアーム9の先端に回動可能に設けた作業具10(この例では掘削バケットを示す)と、旋回体3とブーム8との間に設けたブーム操作用シリンダ11と、ブーム8とアーム9との間に設けたアーム操作用シリンダ12と、基端部をアーム9に連結した作業具操作用のシリンダ13と、そのピストンロッド14の先端とアーム9の側面とを連結した第1のリンク15と、前記ピストンロッド14の先端と前記作業具10とを連結した第2のリンク16とで構成されている。
【0017】
前述したブーム8の基部と旋回体3との連結部及びブーム8とアーム9との連結部には、それぞれその相対角度を検出する検出器17が設けられている。また、本発明の作業具角検出装置18は、アーム9の側部で第1のリンク15のアーム連結部の近傍に配置されている。
【0018】
上述した本発明の作業具角検出装置18の一実施の形態の詳細を、図2及び図3を用いて説明する。これらの図において、図1と同符号のものは同一部分である。
作業具角検出装置18を構成する検出器19は、その本体の外周に固定用のフランジ20を備えている。このフランジ20には、図3に示すように、その周方向に間隔をもってボルト挿入孔21(この例では3個)が設けられている。また、このボルト挿入孔21に対応して、アーム9の側面には、ねじ孔22が設けられている。
【0019】
検出器19は、ボルト23を、フランジ20のボルト挿入孔21及び固定用のフランジ20とアーム9の側面との間に介装した筒状のスペーサ24に通して、アーム9の側面のねじ孔22にねじ込むことにより、その回転軸25がアーム9の側面に略直交し、アーム9の側面外方に位置するように装設される。
【0020】
検出器19の回転軸25には、屈曲形状のレバー26の一端がキー及びねじによって固定されている。このレバー26の他端側は、図3に示すように、回転軸25に固定したレバー26の一端側からアーム9の側面側に位置するように、折り曲げ加工が施されている。
【0021】
レバー26の他端には、連結ピン27によって第3のリンク28の一端が連結される。また、この第3のリンク28の他端は、第1のリンク15とアーム9の側面間に挿入され、連結ピン29によって第1のリンク15の内面側に連結されている。この第3のリンク28は、作業具10がアーム9の下面側に引き寄せられたとき(作業具のクラウド時)に、第1のリンク15の連結部との当接を防止するために、図2に示すようにアーム9の上面側に湾曲する形状になっている。
【0022】
上述した第3のリンク28による第1のリンク15とレバー26との連結構成により、連結ピン27,29の中心と、検出器19における回転軸25の中心と、第1のリンク15のアーム9への連結部の中心は、平行四辺形の頂点となっており、平行リンク機構を成している。
【0023】
次に、上述した本発明の作業機械の作業具角検出装置の一実施の形態の動作を説明する。
【0024】
作業具操作用のシリンダ13のピストンロッド14を伸縮させると、第1のリンク15及び第2のリンク16を介して、作業具10は、アーム9の先端部で回動する。このとき、第1のリンク15も回動するが、この第1のリンク15の回動量は、第3のリンク28、レバー26を介して検出器19の回転軸25に伝えられる。
【0025】
これにより、検出器19は、作業具10のアーム9に対する相対角度を、電気信号として作業機械の制御装置に出力する。制御装置は、この信号を取り込み、作業装置4の位置と姿勢に関する状態量を演算し、作業具10を直線上に動作させたり、作業具10を一定の角度に保って地面を掘削したり、均し動作を行う姿勢維持制御や、作業機械による範囲制限機能制御を行う。
【0026】
制御装置によって作業機械の作業具10が、範囲制限機能、作業具の姿勢維持等の制御操作された場合、作業具10は、作業対象に接近し、その近傍の障害物に近づくが、検出器19は、アーム9の先端と作業具10との連結部から遠ざかる位置のアーム側面に配置されているので、作業対象物や他の障害物などとの接触による破損が極力防止される。
【0027】
また、検出器19の回転軸25に設けたレバー26の他方端をアーム9の側面側に位置するように折り曲げられた屈曲形状として、このレバー25の他方端と第1のリンク15との間に連結した第3のリンク28を、アーム9の側面側に配置構成したので、第3のリンク28のアーム9側方への張出し量が小さくなる。その結果、この第3のリンク28の作業対象物や他の障害物などとの接触による破損も極力防止することできる。
【0028】
更に、第3のリンク28の他方側は、第1のリンク15の内面とアーム9の側面との間に配置され、第1のリンク15の外面の側方にはみ出ることが無いので、第3のリンク28の作業対象物や他の障害物などとの接触による破損を、更に防止することができる。
【0029】
また、検出器19を保護するために、検出器19にカバーを取り付ける場合においても、検出器19は、アーム9の先端と作業具10との連結部から遠ざかる位置のアーム9側面に配置され、またアーム9側面外方への突出量が抑えられているので、カバーのアーム9側面外方への突出量を極カ小さくすることができとともに、カバー自体の作業対象物や他の障害物などとの接触を極力防止することができる。
【0030】
図4は、本発明の作業機械の作業具角検出装置の他の実施の形態を示すもので、図4は本発明の作業機械の作業具角検出装置の他の実施の形態の平面図である。これらの図において、図1乃至図3と同符号のものは同一部分または相当する部分である。
この実施の形態は、検出器19の反回転軸側部を、アーム9の側面に設けた検出器挿入孔30に挿入して収納し、ボルト23によって、フランジ20をアーム9の側面に固定することにより、検出器19をアーム9の側面に固定する。その検出器19の回転軸25に設けたレバー26の先端と第1のリンク15とを、第3のリンク28で連結して構成したものである。
【0031】
この実施の形態によれば、検出器19、レバー26及び第3のリンク28を、アーム9の側面側に更に配置することができるので、検出器19、第3のリンク28の損傷を更に防止することができる。
【0032】
上述したように、本発明の実施の形態によれば、作業具検出器19及び第1のリンク15に連結するリンク機構の損傷を防止することができるので、作業具角検出装置の信頼性が向上するとともに、作業具検出装置の損傷による作業機械の範囲制限機能、作業具の姿勢維持等の制御操作の中断が抑えられ、その作業性を向上させることができる。
【0033】
なお、上述の実施の形態においては、作業具10として、バケットを用いたが、破砕機、把持爪等の作業具を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の作業機械の作業具角検出装置の一実施の形態を備えた作業機械の斜視図である。
【図2】本発明の作業機械の作業具角検出装置の一実施の形態を示す正面図である。
【図3】図2に示す本発明の作業機械の作業具角検出装置の一実施の形態の平面図である。
【図4】本発明の作業機械の作業具角検出装置の他の実施の形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【0035】
1 作業機械
4 作業装置
8 ブーム
9 アーム
10 作業具
13 作業具操作用のシリンダ
14 ピストンロッド
15 第1のリンク
16 第2のリンク
18 作業具角検出装置
19 検出器
25 検出器の回転軸
26 レバー
28 第3のリンク




 

 


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