(57)【要約】【課題】検出器の取外しを容易とし、取り外し前と同じ位置に精度よく取り付けることが可能な技術を提供する。【解決手段】検出した信号を外部に出力する第１コネクタを備える検出器を、着脱可能に取り付けるための検出器組立体を有する建設機械であって、検出器組立体は、建設機械に配線されるケーブルと接続する第２コネクタを側面に有し、検出器の第１コネクタと係合する第３コネクタを上面に有する接続器と、一方の面が建設機械の面と接合して建設機械に固定されるスペーサ部材と、スペーサ部材の他方の面と接合してスペーサ部材に固定される、貫通孔が形成された板部材であり、接続器の第３コネクタが貫通孔に位置するように、建設機械の面と対面する板面に接続器の上面が接合しているブラケットと、を有する。【選択図】図７
2020045690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出した信号を外部に出力する第１コネクタを備える検出器を、着脱可能に取り付けるための検出器組立体を有する建設機械であって、
前記検出器組立体は、
前記建設機械に配線されるケーブルと接続する第２コネクタを側面に有し、前記検出器の前記第１コネクタと係合する第３コネクタを上面に有する接続器と、
一方の面が前記建設機械の面と接合して前記建設機械に固定されるスペーサ部材と、
前記スペーサ部材の他方の面と接合して前記スペーサ部材に固定される、貫通孔が形成された板部材であり、前記接続器の前記第３コネクタが前記貫通孔に位置するように、前記建設機械の面と対面する板面に前記接続器の前記上面が接合しているブラケットと、
を有することを特徴とする、建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記検出器組立体の前記ブラケットは、前記貫通孔を開き状態または閉じ状態にする蓋部材を有することを特徴とする、建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械において、
前記検出器組立体の前記スペーサ部材の高さは、前記接続器の厚さ以上となっていることを特徴とする、建設機械。
【請求項４】
請求項１に記載の建設機械において、
前記検出器組立体の前記ブラケットの前記板面は、当該板面と対面している前記接続器の面の面積よりも大きい面積となっていることを特徴とする、建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の姿勢や位置などを検出する検出器を取り付ける技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にマシンガイダンスやマシンコントロールと呼ばれる機能を有する上部旋回体と下部走行体を備えた建設機械は、フロント作業機や上部旋回体の姿勢を計測するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）や傾斜角センサなどの姿勢検出器、機体位置を測位するＧＮＳＳセンサなどの測位検出器が取り付けられている。また姿勢検出器などは、フロント作業機のバケット、アーム、ブームの側面および上部旋回体の車体に取り付けられるなどしており、外部に露出した状態で取り付けられていることが多い（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０６１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
姿勢検出器や測位検出器などの検出器は高額であることから盗難の可能性があり、また常時室外にさらされた状態を回避するため、作業完了後に機体から取り外して室内などに保管する場合も多い。
【０００５】
例えば姿勢検出器などの取り付けは、現在、シールやマグネットを用いてフロント作業機に直接貼り付ける方法や、フロント作業機にブラケットを取り付け、姿勢検出器をブラケットにボルトで固定する方法などが一般的である。しかし、シールでの取り付けでは姿勢検出器の取り外しが困難であり、マグネットでの取り付けではブームに大きな衝撃が加わった際に取り付け位置がずれるといった問題がある。また、マグネットおよびシールでの取り付けは、一度取り外したあとに、取り外す前と同じ位置に精度よく取り付けることが困難である。ボルトでの取り付けもこの点では同様であり、姿勢検出器に設けられた貫通孔の直径とボルト軸径の差により、取り外す前と同じ位置に精度よく取り付けることは困難である。
【０００６】
同じ位置への取り付けがなされない場合、姿勢検出器から得られるデータを校正するキャリブレーションと呼ばれる作業を行うことを要するが、取り外しを行うたびにキャリブレーションを行うことは、作業効率を著しく低下させる。また、これらの取り付け方法では、姿勢検出器に接続されるハーネスを取り外した際にハーネスの端部を養生する手間が発生する。このような理由から、建設機械の所有者は、これらの作業効率の低下を許容するか、盗難などの可能性がありながらも姿勢検出器を取り付けたままにするといった状況になっている。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解消するためのものであり、検出器の取り外しを容易とし、取り外し前と同じ位置に精度よく取り付けることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の建設機械は、検出した信号を外部に出力する第１コネクタを備える検出器を、着脱可能に取り付けるための検出器組立体を有する建設機械であって、前記検出器組立体は、前記建設機械に配線されるケーブルと接続する第２コネクタを側面に有し、前記検出器の前記第１コネクタと係合する第３コネクタを上面に有する接続器と、一方の面が前記建設機械の面と接合して前記建設機械に固定されるスペーサ部材と、前記スペーサ部材の他方の面と接合して前記スペーサ部材に固定される、貫通孔が形成された板部材であり、前記接続器の前記第３コネクタが前記貫通孔に位置するように、前記建設機械の面と対面する板面に前記接続器の前記上面が接合しているブラケットと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検出器の取り外しを容易とし、取り外し前と同じ位置に精度よく取り付けることが可能となる。この結果、検出器を取り外して保管することによる作業効率の低下を改善することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】姿勢検出器および測位検出器を備える油圧ショベルの一例を示す図である。
【図２】従来の、姿勢検出器を取り付けるブラケットをフロント作業機に溶接し、姿勢検出器とブラケットをボルトで締結する取り付け方法の一例を示す図である。
【図３】従来の、姿勢検出器にボルトを用いて磁石を取り付け、フロント作業機に姿勢検出器を取り付ける方法の一例を示す図である。
【図４】従来の、溶接座をフロント作業機に溶接し、溶接座と姿勢検出器を取り付けるブラケットをボルトで締結し、姿勢検出器とブラケットをボルトで締結する取り付け方法の一例を示す図である。
【図５】ブームに姿勢検出器を取り付け、ハーネスを姿勢検出器に接続した場合の状態を示す図である。
【図６】第１実施形態の姿勢検出器組立体を例示する側面図である。
【図７】第１実施形態の姿勢検出器組立体を例示する分解図である。
【図８】第１実施形態の接続器を例示する上面斜視図である。
【図９】第１実施形態の姿勢検出器を例示する下面斜視図である。
【図１０】第１実施形態のブラケットを例示する上面斜視図である。
【図１１】第１実施形態の姿勢検出器組立体のハーネス接続図である。
【図１２】第１実施形態の姿勢検出器組立体をブームに取り付けた状態を例示する図である。
【図１３】第２実施形態の姿勢検出器組立体のブラケット面を例示する上面斜視図である。
【図１４】図１３に示す姿勢検出器組立体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて各実施形態の詳細を説明する。また以下の各実施形態では、建設機械として油圧ショベルを例示し、姿勢検出器組立体を油圧ショベルに取り付ける態様について説明する。尚、ドーザやダンプトラックなどの他の建設機械でも、本実施形態の態様を適用させることができる。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、姿勢検出器およびＧＮＳＳセンサを備える油圧ショベルの一例を示す左側面図である。油圧ショベル１００は、下部走行体１、および下部走行体１上に旋回自在に設けた上部旋回体２を備える。油圧ショベル１００は、上部旋回体２の前部に設けた操縦席３、３つの油圧シリンダにより回動するフロント作業機４、上部旋回体２の後部に設けたカウンタウエイト５を備える。
【００１３】
フロント作業機４は、ブーム６、アーム８、バケット１０を有する。ブーム６は上部旋回体２の前部に回動可能に設けられており、ブーム操作用の油圧シリンダ７の伸縮により回動する。アーム８はブーム６の先端に回動可能に設けられており、アーム操作用の油圧シリンダ９の伸縮により回動する。バケット１０はアーム８の先端に回動可能に設けられており、バケット操作用の油圧シリンダ１１の伸縮により回動する。
【００１４】
下部走行体１は、トラックフレーム１２と、その側方に張り出した左、右のサイドフレーム１３（左側のみ図示）を有する。下部走行体１は、サイドフレーム１３の前部に設けられた遊動輪１４と、後側に設けられた駆動輪１５と、遊動輪１４と駆動輪１５とに巻き回された履帯１６を有する。下部走行体１は、履帯１６をサイドフレーム１３の上側で案内する上ローラ１７と、履帯１６をサイドフレーム１３の下側で案内する下ローラ１８と、履帯１６の脱輪を防止するトラックガード１９を備えている。
【００１５】
油圧ショベル１００は、姿勢検出器２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを有する。姿勢検出器２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、それぞれバケットリンク２０（もしくはバケット１０）、アーム８、ブーム６の平滑面に取り付けられており、各部位の姿勢を検出する検出器である。また姿勢検出器２１ｄは上部旋回体２に取り付けられており、上部旋回体２の姿勢を検出する。これら姿勢検出器２１ａ〜２１ｄを総称して姿勢検出器２１、もしくは姿勢検出器３２とする。またＧＮＳＳセンサ２３は、油圧ショベル１００の位置を特定するために、衛星から出力される電波を受信する検出器である。ＧＮＳＳセンサ２３は、衛星からの電波が妨げられないように、上部旋回体２の上面に取り付けられることが一般的である。
【００１６】
図２、図３、図４は現在一般に実施されているフロント作業機４への姿勢検出器の取り付け方法の例を示すものである。また各図面においては、フロント作業機４の平滑部を下側として、姿勢検出器を上側として図示している。以下、上下方向はこの姿勢で定義付けるものとする。
【００１７】
図２では板状のブラケット２６をフロント作業機平滑部２７に溶接し、姿勢検出器２１とブラケット２６をボルト２５で締結することで、姿勢検出器２１をフロント作業機４に固定している。図３では、ねじ穴を有する磁石２８に姿勢検出器２１をボルト２５で締結し、磁石の磁力で姿勢検出器２１をフロント作業機平滑部２７に固定している。図４では、内部にねじ穴を有する溶接座３０をフロント作業機平滑部２７に溶接し、ブラケット２６と溶接座３０をボルト２９で締結し、ブラケット２６に溶接で取り付けられているナット３１を用いて、姿勢検出器２１とブラケット２６をボルト２５で締結する。図４の例では、この構成より姿勢検出器２１をフロント作業機４に固定している。
【００１８】
図５は、図４に示す取り付け方法で姿勢検出器２１をブーム６の平滑部に取り付け、姿勢検出器２１にハーネス２２を接続した状態を示している。現状多くの姿勢検出器２１の側面には、片側面もしくは両側面にハーネス２２を接続するコネクタが設けられており、姿勢検出器２１がフロント作業機４に取り付けられた後、このコネクタにハーネス２２が接続させる。
【００１９】
図２、図４の取付方法では、姿勢検出器２１を回収するときに、まず接続されているハーネス２２を取り外し、取り外したハーネス２２の端部を養生し、姿勢検出器２１のボルト２５を外すといった作業が必要となる。この手順で取り外す場合、ボルト２５を取り外す際に姿勢検出器２１を作業者が保持していないと、姿勢検出器２１が落下する可能性がある。また、再度姿勢検出器２１を取り付ける際は、姿勢検出器２１に設けられた貫通孔とボルト２５の軸径の差から回収前と同じ位置に姿勢検出器２１を精度よく取り付けることは困難である。
【００２０】
図３の取付方法では、ハーネス２２を取り外したあとは、姿勢検出器２１と磁石２８とを一体のままとして取り外すことができる。また、磁力により姿勢検出器２１を保持した状態で取り外すことができるため、姿勢検出器２１を落下させる可能性は低減する。しかし、磁石での取り付けのため、図２、図４の取付方法と同じく、回収前と同じ位置に精度よく姿勢検出器２１を取り付けることは困難である。
【００２１】
図６は第１実施形態の姿勢検出器組立体３６を示す側面図であり、図７は姿勢検出器組立体３６を構成する各部品および組立方法を示す分解図である。この姿勢検出器組立体３６は、油圧ショベル１００に備えつけられる。姿勢検出器組立体３６は、姿勢検出器３２を油圧ショベル１００に着脱可能に取り付ける組立体である。姿勢検出器組立体３６は、油圧ショベル１００に配線されているハーネス２２（ケーブル）と姿勢検出器３２とを電気的に接続する接続器３４、および姿勢検出器３２と接続器３４を取り付ける板部材のブラケット３３を有する。また姿勢検出器組立体３６は、フロント作業機平滑部２７からブラケット３３を離間させるための溶接座３０、および各部位を相互に締結するボルト２５、２９、３５、およびナット３１を有している。ここでは、姿勢検出器３２を姿勢検出器組立体３６の構成部位としていないが、姿勢検出器３２を姿勢検出器組立体３６の構成に含めてもよい。
【００２２】
接続器３４はハーネス２２と姿勢検出器３２を電気的に接続する機能を有する。接続器３４は、図８に示すようにブラケット３３との接触面（接続器３４の上面）に姿勢検出器３２と接続するためのコネクタ３７（第３コネクタ）を有している。また接続器３４は、図８における正面および裏面の各側面にハーネス２２と接続するためのコネクタ３８（第２コネクタ）を有している。
【００２３】
姿勢検出器３２は、図９に示すようにブラケット３３との接触面に接続器３４と接続するためのコネクタ３９（第１コネクタ）が備えられている。コネクタ３９は、姿勢検出器３２が検出した信号を外部に出力するための接続端子となっている。
【００２４】
溶接座３０は、一方の面が油圧ショベル１００の平面と溶接により接合することで、油圧ショベル１００に固定されるスペーサ部材であり、本実施形態ではブラケット３３の隅部４箇所と一致する位置に設けられる。
【００２５】
ブラケット３３は、溶接座３０の他方の面と接合して溶接座３０に固定される部材である。ブラケット３３には、図１０に示すように、姿勢検出器３２に備えられているコネクタ３９を挿入する貫通孔４０が形成されている。接続器３４は、この貫通孔４０にコネクタ３７が位置するようにブラケット３３と接合する。また姿勢検出器３２のコネクタ３９と接続器３４のコネクタ３７とは、貫通孔４０を介して相互に係合する。
【００２６】
また図１１は姿勢検出器組立体３６にハーネス２２を接続した図であり、図１２は姿勢検出器組立体３６をブーム６に取り付けたときの状態例を示す図である。
【００２７】
上記の各図面を踏まえ、ここで姿勢検出器組立体３６の取り付け手法について説明する。まず接続器３４をボルト３５でブラケット３３に締結する。本実施形態では、接続器３４のコネクタ３７が貫通孔４０の位置に配置されるように、ブラケット３３上でのボルト３５の挿入孔の位置は事前に決まっている。次にブラケット３３と溶接座３０をボルト２９で締結する。これにより、姿勢検出器組立体３６自体の組み立てが完了する。そして、溶接座３０をフロント作業機平滑部２７の特定位置に溶接で接合し、接続器３４のコネクタ３８にハーネスを取り付ける。これにより、姿勢検出器組立体３６をフロント作業機平滑部２７に取り付けることができる。最後に、姿勢検出器３２のコネクタ３９を貫通孔４０に挿入することで、コネクタ３９と接続器３４のコネクタ３７とを係合させ、姿勢検出器３２をボルト２５でブラケット３３に締結させる。これにより、姿勢検出器３２をフロント作業機平滑部２７に取り付けることができる。
【００２８】
この結果、ハーネス２２は姿勢検出器３２ではなく接続器３４と接続するため、姿勢検出器３２を取り外す際は、ハーネス２２を取り外す必要はなく、ハーネス端部の養生や再接続を行う必要がなくなる。また、姿勢検出器３２はボルト２５でブラケット３３に締結され、コネクタ３７とコネクタ３９の係合により接続器３４に接合されている。この構成により、ボルト２５を取り外しても、コネクタ３７とコネクタ３９との係合により姿勢検出器３２が保持された状態で維持されるため、姿勢検出器３２が落下する可能性は低減する。また、姿勢検出器３２を再度取り付ける際は、姿勢検出器３２のコネクタ３９と接続器３４のコネクタ３７との係合により、姿勢検出器３２の取り付け位置が定まる。よって、取り外し前と同様の位置に精度よく取り付けることが可能となり、再取り付けに伴うキャリブレーションが必要なくなる。
【００２９】
本実施形態により、ハーネス２２の取り外しおよび取り付け作業に要する時間を削減することができる。また、取り外し前と同じ位置に精度よく姿勢検出器３２を取り付けることが可能となるため、再度キャリブレーションをする必要性が低減する。結果、姿勢検出器を取り外して保管することによる作業効率の低下を改善できる。
【００３０】
本実施形態では、ハーネス２２を接続する接続器３４とブラケット３３とを別体とし、これらを接合する構成としたが、これは、ブラケット３３を接続器３４の保護具として機能させるための構成となっている。仮にブラケット３３と接続器３４とが一つの外形を成した一体構成となっている場合、衝撃などが加わり外形が破損すると、接続器３４を含めて全体を交換する必要がある。本実施形態のように別体とすることで、衝撃などが加わり外側に位置するブラケット３３が破損しても、当該ブラケット３３のみを取り外して交換すればよい。
【００３１】
また接続器３４を保護するためには、ブラケット３３が接続器３４を覆うように、ブラケット３３が接続器３４の外側に配置されるようにする必要がある。よって、図６などに示すように、溶接座３０の高さ（図６の上下方向の長さ）は、接続器３４の厚さ（図６の上下方向の長さ）以上となっている。これに加え、図６や図７などに示すように、フロント作業機平滑部２７と対面するブラケット３３の板面の面積は、接続器３４の面積（ブラケット３３の板面と対面している面の面積）よりも大きい。このようにブラケット３３の面積の方を大きくすることで、接続器３４の外部への露出を必要部位のみ（コネクタ３７のみ）とすることができ、ブラケット３３を接続器３４の保護具としてより顕著に機能させることができる。また、ブラケット３３と接続器３４との間に、ゴムなどの弾性力を有する緩衝材を挟み込む構成としてもよい。これにより、外部から衝撃が加わった場合、この衝撃の伝播を抑えて接続器３４をさらに保護することができる。
【００３２】
本実施形態では、姿勢検出器を有する建設機械について言及し、また姿勢検出器を着脱可能にするための組立体を有する建設機械について言及したが、位置を測位するＧＮＳＳセンサなど、着脱の必要性を有するその他の検出器や計測器にも適用することができる。
【００３３】
尚、接続器３４とブラケット３３とを別体することの利点について上記のとおり説明したが、当然ブラケット３３と接続器３４とを一体とした構成でもよい。また、溶接座３０とブラケット３３とを一体とした構成でもよく、これに加えて接続器３４も含めて一つの外形を形成する筐体としてもよい。
【００３４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、姿勢検出器３２が取り外された状態では、接続器３４のコネクタ３７が外部に露出し、砂塵や砂埃がコネクタ３７の内部に混入する可能性がある。また、砂塵や砂埃がコネクタ３７の内部に混入している状態で姿勢検出器３２を取り付けると、コネクタ３９またはコネクタ３７のいずれかもしくは両方が破損するおそれもある。特に建設現場では、接続器３４のコネクタ３７に砂塵や砂埃が混入する頻度が高くなる。
【００３５】
第２実施形態では、砂塵や砂埃などの異物の混入を低減するため、ブラケット３３の貫通孔４０に蓋部を設ける。図１３は、姿勢検出器３２を取り付けいない状態での第２実施形態の姿勢検出器組立体３６を示す上面斜視図である。また図１４は、図１３に示す姿勢検出器組立体３６の断面図である。
【００３６】
第２実施形態の蓋部４５は、貫通孔４０を開き状態、閉じ状態にする両開き扉の構造を有しており、一対の板部材４１、板部材４１それぞれの回動軸となるヒンジ４２、板部材４１それぞれを付勢するバネ部材４３を有している。板部材４１は、貫通孔４０の両端部に位置するヒンジ４２を中心にそれぞれ回動し、バネ部材４３により閉状態となるように付勢されている。
【００３７】
姿勢検出器３２のコネクタ３９が挿入されていないときは、バネ部材４３の付勢により、板部材４１の先端部（ヒンジ４２と接続していない他方の自由端部）が相互に重なり合う。これにより蓋部４５は閉じ状態となる。姿勢検出器３２のコネクタ３９が挿入されると、板部材４１の先端部は互いに離間して下方向に押し込まれ、内部の方向（内側方向に）に進入する。これにより蓋部４５は開き状態となる。
【００３８】
尚、蓋部の構成は上記に限定されない。例えば、両開きとせずに片開きとした構成としてもよく、また板部材が、本実施形態のように内側方向に開くのではなく外側方向に開く構成としてもよい。
【００３９】
このように、コネクタ３７が外部へ露出するのを防止するための蓋部材を設けることで、コネクタ３７の内部に塵や埃などの異物が混入するのを防止することができる。また蓋部材はコネクタ３７の保護具としても機能する。
【００４０】
尚、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１：下部走行体
２：上部旋回体
３：操縦席
４：フロント作業機
６：ブーム
８：アーム
１０：バケット
２２：ハーネス
２５：ボルト
２７：フロント作業機平滑部
２９：ボルト
３０：溶接座
３１：ナット
３２：姿勢検出器
３３：ブラケット
３４：接続器
３５：ボルト
３６：姿勢検出器組立体
３７、３８、３９：コネクタ
４０：貫通孔
４１：板部材
４２：ヒンジ
４３：バネ部材
４５：蓋部
１００：油圧ショベル（建設機械）
【図１】
2020045690.tif 000003
【図２】
2020045690.tif 000004
【図３】
2020045690.tif 000005
【図４】
2020045690.tif 000006
【図５】
2020045690.tif 000007
【図６】
2020045690.tif 000008
【図７】
2020045690.tif 000009
【図８】
2020045690.tif 000010
【図９】
2020045690.tif 000011
【図１０】
2020045690.tif 000012
【図１１】
2020045690.tif 000013
【図１２】
2020045690.tif 000014
【図１３】
2020045690.tif 000015
【図１４】
2020045690.tif 000016