(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体およびブームのいずれかからなる基体部と、
前記基体部に対して回動可能に支持された可動部と、
前記基体部に対して前記可動部を回動可能に支持する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに取り付けられて前記油圧シリンダのストローク長を測定する位置センサと、
前記基体部と前記可動部とに亘って取り付けられ、発光部と、前記発光部からの発光を受光可能な受光部と、前記発光部からの発光を前記受光部に透過する複数の透過部が配置されかつ前記基体部に対する前記可動部の回動に同期して回動する円盤部とを有し、前記円盤部の回動角度に応じて発生し、かつ前記可動部の回動角度に前記円盤部の回動角度が対応付けられたパルス信号を前記複数の透過部を透過した発光に基づいて前記受光部が出力するロータリエンコーダと、
前記ロータリエンコーダから出力された前記パルス信号に基づいて前記位置センサで測定されたストローク長のずれを補正して前記油圧シリンダのストローク長を計測する制御部とを備えた、油圧ショベル。
【請求項２】
前記ロータリエンコーダは、前記パルス信号としてのＡ相のパルス信号を出力し、さらに前記Ａ相のパルス信号と９０°位相が異なるＢ相のパルス信号と、前記油圧シリンダのストロークエンド以外の基準位置でＺ相のパルス信号を出力する、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項３】
前記油圧シリンダは、シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内において前記シリンダチューブに対して相対的に移動可能なシリンダロッドとを含み、
前記ロータリエンコーダは、前記シリンダロッドの伸び側のストロークエンド位置よりも前記シリンダロッドの前記シリンダチューブ外の一方端側で、かつ前記シリンダロッドの縮み側のストロークエンド位置よりも前記シリンダロッドの前記シリンダチューブ内の他方端側の範囲内に位置する前記基準位置で前記Ｚ相のパルス信号を出力する、請求項２に記載の油圧ショベル。
【請求項４】
前記制御部は、前記Ｚ相のパルス信号が出力された後の整数回の前記Ａ相のパルス信号に対応する基準ストローク長を記憶しており、
前記制御部は、前記基準ストローク長により、上記整数回の前記Ａ相のパルス信号に対応して前記位置センサで測定されたストローク長のずれを補正する、請求項２または３に記載の油圧ショベル。
【請求項５】
前記基準ストローク長および前記ストローク長の測定での前記円盤部の回動方向は同一である、請求項４に記載の油圧ショベル。
【請求項６】
前記基体部に取り付けられた前記ロータリエンコーダに接続された第１のレバーと、
前記可動部に接続された第２のレバーと、
前記第１のレバーと前記第２のレバーとを回動自在に接続するボールジョイントとをさらに備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧ショベル。
【請求項７】
車両本体およびブームのいずれかからなる基体部に対して可動部を回動可能に支持する油圧シリンダのストローク長を測定する工程と、
前記基体部に対する前記可動部の回動角度に対応付けられた信号を出力する工程と、
前記信号に基づいて測定されたストローク長のずれを補正して前記油圧シリンダのストローク長を計測する工程とを備え、
前記油圧シリンダのストローク長を測定する工程は、前記油圧シリンダのストローク長を回転量として回転センサで測定する工程を含み、
前記信号を出力する工程は、発光部からの発光を受光部に透過する複数の透過部が配置されかつ前記基体部に対する前記可動部の回動に同期して回動する円盤部の回動角度に応じて発生し、かつ前記油圧シリンダのストローク長に前記回動角度が対応付けられたパルス信号を前記複数の透過部を透過した発光に基づいて前記受光部が形成してロータリエンコーダで出力する工程を含み、
前記油圧シリンダのストローク長を計測する工程は、前記ロータリエンコーダから出力された前記パルス信号に基づいて前記回転センサで測定されたストローク長のずれを制御部で補正する工程を含む、油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法。
【請求項８】
前記制御部で補正する工程は、前記油圧シリンダの停止時に、前記ロータリエンコーダから出力された前記パルス信号に基づいて前記回転センサで測定されたストローク長のずれを補正する工程を含む、請求項７に記載の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法。
【請求項９】
前記制御部で補正する工程は、基準位置から整数個の前記パルス信号に対応する基準ストローク長により、上記整数個のパルス信号に対応して前記位置センサで測定されたストローク長のずれを補正する工程を含む、請求項７または８に記載の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法。
【請求項１０】
前記基準ストローク長および前記ストローク長の測定での前記油圧シリンダのシリンダロッドのシリンダチューブに対する移動方向は同一である、請求項９に記載の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルおよび油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械の一つである油圧ショベルは、走行体と、その走行体上に旋回可能な上部旋回体と、その上部旋回体上に作業機と、を持つ。作業機は、基体部上に一端を軸支されるブームと、そのブーム他端で一端を軸支されるアームと、そのアーム他端で軸支されるアタッチメントと、を備える。ブーム、アーム、アタッチメントは油圧シリンダにより駆動される。この作業機の位置・姿勢を検出するため、油圧シリンダのストロークが計測される。
【０００３】
たとえば、特開２００６−２５８７３０号公報（特許文献１）には、作業機を駆動する油圧シリンダのピストンストローク位置をシリンダロッド上の回転ローラの回転により検出する位置センサを備える油圧ショベルが開示されている。この回転ローラとシリンダロッドとの間では微小な滑りが生じるため、位置センサの検出結果から得られるストローク位置と実際のストローク位置との間に誤差が生じる。そこで、位置センサの検出結果から得られるストローク位置を基準位置で較正するために油圧シリンダのシリンダチューブ外面の基準位置にリセットセンサとしての磁力センサが設けられている。作業時にピストンが基準位置を通過する度に位置センサで検出されるストローク位置は較正され、正確な位置計測が可能にされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５８７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記公報に記載された磁力センサは、シリンダロッドに接続されたピストンに設けられた磁石で生成された磁力線を透過して磁力（磁束密度）を検出し、磁力（磁束密度）に応じた電気信号（電圧）を出力する。しかしながら、この磁力センサでは上記電圧のピークでストローク位置を検出するが、シリンダロッドの移動速度が大きいと上記電圧のピーク位置を正確に検出できない場合がある。この場合、位置センサの検出結果から得られるストローク位置を正確に基準位置で較正することができないため、ストローク長のずれを正確に補正することができないという問題がある。
【０００６】
また、作業機を駆動する油圧シリンダを動作する作動油は、しばしば、作業時に油温が１００℃近くにまで達する。リセットセンサはシリンダチューブに取り付けられているが、この油温に伴うシリンダチューブの膨張のためセンサ取付位置自体が変動して計測誤差の原因となる。膨張の影響を回避する観点からは、リセットセンサはピストンの縮み側ストローク端あるいはその近傍に取り付けることが望ましい。
【０００７】
しかし、油圧ショベルでは、その作業機の可動範囲が非常に広いため、現実の作業時にピストンをストローク端まで移動させることが稀で、ストローク端に取り付けられたリセットセンサでは作業時の較正の頻度が僅少となり有効な較正ができない。較正の頻度を高めるためにはピストンストローク域の中程にリセットセンサを取り付ける必要がある。しかし、この領域は、リセットセンサ取り付け位置の熱膨張によるずれによる計測誤差が大きく、また、ピストンが最も高速に動作する領域でもあるため、上述のシリンダロッド移動速度による計測誤差が大きい。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、作業機を駆動する油圧シリンダのストローク長を正確に計測することができる油圧ショベルおよび油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の油圧ショベルは、基体部と、可動部と、油圧シリンダと、位置センサと、ロータリエンコーダと、制御部とを備えている。基体部は車両本体およびブームのいずれかからなる。可動部は基体部に対して回動可能に支持されている。油圧シリンダは基体部に対して可動部を回動可能に支持する。位置センサは油圧シリンダに取り付けられて油圧シリンダのストローク長を測定する。ロータリエンコーダは、基体部と可動部とに亘って取付られ、発光部と、発光部からの発光を受光可能な受光部と、発光部からの発光を受光部に透過する複数の透過部が配置されかつ基体部に対する可動部の回動に同期して回動する円盤部とを有している。円盤部の回動角度に応じて発生し、かつ可動部の回動角度に円盤部の回動角度が対応付けられたパルス信号を複数の透過部を透過した発光に基づいて受光部が出力する。制御部はロータリエンコーダから出力されたパルス信号に基づいて位置センサで測定されたストローク長のずれを補正して油圧シリンダのストローク長を計測する。
【００１０】
本発明の油圧ショベルによれば、制御部はロータリエンコーダから出力されたパルス信号に基づいて位置センサで測定されたストローク長のずれを補正する。このパルス信号は正確に検出することができるため、ロータリエンコーダで出力されたパルス信号に基づいて位置センサで測定されたストローク長のずれを補正することで、ストローク長のずれを正確に補正して油圧シリンダのストローク長を計測することができる。
【００１１】
上記の油圧ショベルにおいては、ロータリエンコーダは、パルス信号としてのＡ相のパルス信号を出力し、さらにＡ相のパルス信号と９０°位相が異なるＢ相のパルス信号と、油圧シリンダのストロークエンド以外の基準位置でＺ相のパルス信号を出力する。作業中に油圧シリンダのストロークエンドに油圧シリンダが達することは少ないため、油圧シリンダのストロークエンド以外の位置を基準位置とすることで、作業中にストローク長を正確に計測することができる。
【００１２】
上記の油圧ショベルにおいては、油圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内においてシリンダチューブに対して相対的に移動可能なシリンダロッドとを含んでいる。ロータリエンコーダは、シリンダロッドの伸び側のストロークエンド位置よりもシリンダロッドのシリンダチューブ外の一方端側で、かつシリンダロッドの縮み側のストロークエンド位置よりもシリンダロッドのシリンダチューブ内の他方端側の範囲内に位置する基準位置でＺ相のパルス信号を出力する。当該範囲内で基準位置を設定することで、作業中にストローク位置を基準位置でリセットすることができる。これにより、作業中にストローク長のずれを正確に補正することができる。
【００１３】
上記の油圧ショベルにおいては、制御部は、Ｚ相のパルス信号が出力された後の整数回のＡ相のパルス信号に対応する基準ストローク長を記憶している。制御部は、基準ストローク長により、整数回のＡ相のパルス信号に対応して位置センサで測定されたストローク長のずれを補正する。これにより、同じ整数回のＡ相パルス信号に対応する基準ストローク長と位置センサで測定されたストローク長とを比較して、ストローク長のずれを補正することができる。また、整数回のＡ相パルス信号が用いられるため、１回のＡ相パルス信号あたりの基準ストローク長および計測されたストローク長の誤差の影響を抑制することができる。
【００１４】
上記の油圧ショベルにおいては、基準ストローク長およびストローク長の測定での円盤部の回動方向は同一である。これにより、円盤部の回動方向が異なることによって生じる誤差を排除できるので、より精度の高い補正を行うことができる。
【００１５】
上記の油圧ショベルは、基体部に取り付けられたロータリエンコーダに接続された第１のレバーと、可動部に接続された第２のレバーと、第１のレバーと第２のレバーとを回動自在に接続するボールジョイントとをさらに備えている。これにより、可動部から基体部に取り付けられたロータリエンコーダへの負荷および振動の伝搬を軽減することができる。
【００１６】
本発明の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法は以下の工程を備えている。車両本体およびブームのいずれかからなる基体部に対して可動部を回動可能に支持する油圧シリンダのストローク長が測定される。基体部に対する可動部の回動角度に対応付けられた信号が出力される。信号に基づいて測定されたストローク長のずれを補正して油圧シリンダのストローク長が計測される。これにより、基体部に対する可動部の回動角度に対応付けられた信号に基づいて測定されたストローク長のずれを補正して油圧シリンダのストローク長を計測することができる。
【００１７】
上記の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法では以下の工程を含んでいる。油圧シリンダのストローク長を測定する工程では、油圧シリンダのストローク長が回転量として回転センサで測定される。信号を出力する工程では、発光部からの発光を受光部に透過する複数の透過部が配置されかつ基体部に対する可動部の回動に同期して回動する円盤部の回動角度に応じて発生し、かつ油圧シリンダのストローク長に回動角度が対応付けられたパルス信号を複数の透過部を透過した発光に基づいて受光部が形成してロータリエンコーダでパルス信号が出力される。油圧シリンダのストローク長を計測する工程では、ロータリエンコーダから出力されたパルス信号に基づいて回転センサで測定されたストローク長のずれが制御部で補正される。このパルス信号は正確に検出することができるため、ロータリエンコーダから出力されたパルス信号に基づいて位置センサで測定されたストローク長のずれを補正することで、ストローク長のずれを正確に補正して油圧シリンダのストローク長を計測することができる。
【００１８】
本発明の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法は以下の工程を含んでいる。制御部で補正する工程では、油圧シリンダの停止時に、ロータリエンコーダから出力されたパルス信号に基づいて位置センサで測定されたストローク長のずれが補正される。油圧シリンダの停止時にストローク長のずれを補正することで、ストローク長を正確に測定できるため、ストローク長を精度良く補正することができる。
【００１９】
本発明の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法は以下の工程を含んでいる。制御部で補正する工程では、基準位置から整数個のパルス信号に対応する基準ストローク長により、整数個のパルス信号に対応して位置センサで測定されたストローク長のずれが補正される。このため、常に同じストローク位置での較正が可能となる。その結果、較正の精度、すなわち、計測の精度が良くなる。
【００２０】
本発明の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法は以下の工程を含んでいる。基準ストローク長およびストローク長の測定での油圧シリンダのシリンダロッドのシリンダチューブに対する移動方向は同一である。このため、同一の移動方向にシリンダロッドをシリンダチューブに対して移動させてストローク長のずれが補正されるため、シリンダロッドがシリンダチューブに対して移動する方向が異なる場合に生じる位置センサのすべりによるストローク長のずれを排除することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、ストローク長のずれを正確に補正することができるため、油圧ショベル作業機の油圧シリンダのストローク長を精確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの油圧回路を概略的に示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの油圧シリンダ、位置センサ、ロータリエンコーダ、計測用コントローラの関係を概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの油圧シリンダと位置センサとの関係を概略的に示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの位置センサを概略的に示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態における油圧ショベルのロータリエンコーダの構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態における油圧ショベルのロータリエンコーダの構成を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態における油圧ショベルのロータリエンコーダの発光部、受光部、円盤部の関係を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施の形態における油圧ショベルのブームが昇降する様子を概略的に示す側面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの油圧シリンダのストローク長のずれが補正される処理を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの較正モードでの動作を概略的に示す側面図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの油圧シリンダのストローク補正方法の較正モードを概略的に示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施の形態における油圧ショベルの油圧シリンダのストローク補正方法の通常モードを概略的に示すフローチャートである。
【図１４】図６のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う概略断面図である。
【図１５】本発明の一実施の形態における油圧ショベルのバケットシリンダに取り付けられた磁力センサを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施の形態における作業機械の構成について説明する。以下、本発明の思想を適用可能な作業機械の一例である油圧ショベルについて説明する。
【００２４】
図１を参照して、油圧ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、作業機４とを主に有している。下部走行体２は左右一対の履帯２ａが回動することにより自走可能に構成されている。上部旋回体３は下部走行体２に旋回自在に設置されている。作業機４は、上部旋回体３の前方側に起伏自在に軸支されている。この作業機４は、ブーム４ａ、アーム４ｂ、アタッチメントの一例としてバケット４ｃ、油圧シリンダ（バケットシリンダ４ｄ、アームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆ）などを有している。
【００２５】
上記の下部走行体２と上部旋回体３とで、作業車両本体が主に構成される。上部旋回体３は、前方左側（車両前側）にキャブ５を有し、後方側（車両後側）にエンジンを収納するエンジンルーム６や、カウンタウェイト７を有している。キャブ５内には、オペレータが着座するための運転席８が配置されている。また、上部旋回体３の上面にはアンテナ９が設置されている。なお、本実施の形態では、車両の前後・左右は、キャブ５内に配置された運転席８に着座するオペレータを基準としている。
【００２６】
また、ブーム４ａにロータリエンコーダ２０が取り付けられている。ロータリエンコーダ２０は後述するように車両本体にも取り付けられている。アーム４ｂのブーム４ａに対する回動はアーム４ｂに軸支のレバーを介してブーム４ａに取り付けられているロータリエンコーダ２０に伝えられ、ロータリエンコーダ２０はその回動角度に対応するパルス信号を出力する。ブーム４ａの車両本体１ａに対する回動はブーム４ａに軸支のレバーを介して車両本体１ａに取り付けられているロータリエンコーダ２０に伝えられ、ロータリエンコーダ２０はその回動角度に対応するパルス信号を出力する。
【００２７】
図１および図２を参照して、油圧ショベルの油圧回路について説明する。
図２は、電気式の操作レバー装置１０１から電気信号が、制御用コントローラ３０ａに入力され、制御用コントローラ３０ａから制御電気信号が、油圧シリンダ（ブームシリンダ）４ｆ用の制御弁１０２に供給されることによって、ブームシリンダ４ｆが駆動される構成を示している。
【００２８】
作業機４にはブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃが設けられており、これらに対応するブームシリンダ４ｆ、アームシリンダ４ｅ、バケットシリンダ４ｄが駆動されることにより、ブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃのそれぞれが作動される。なお、実際の油圧ショベル１では、ブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃ毎に油圧シリンダが設けられるが、図２では説明の便宜上、ブームシリンダ４ｆを図示して他は図示されていない。
【００２９】
ブームシリンダ４ｆは、たとえば可変容量型の油圧ポンプ１０３を駆動源として駆動される。油圧ポンプ１０３は、エンジン３ａによって駆動される。油圧ポンプ１０３の斜板１０３ａは、サーボ機構１０４によって駆動される。サーボ機構１０４は、制御用コントローラ３０ａから出力される制御信号（電気信号）に応じて作動して、油圧ポンプ１０３の斜板１０３ａが制御信号に応じた位置に変化される。また、エンジン３ａのエンジン駆動機構１０５は、制御用コントローラ３０ａから出力される制御信号（電気信号）に応じて作動して、制御信号に応じた回転数でエンジン３ａが回転する。
【００３０】
油圧ポンプ１０３の吐出口は、吐出油路１０６を介して、制御弁１０２に連通している。制御弁１０２は油路１０７、１０８を介してブームシリンダ４ｆの油室４０Ｂ、４０Ｈに連通している。油圧ポンプ１０３から吐出された作動油は、吐出油路１０６を介して制御弁１０２に供給され、制御弁１０２を通過した作動油は、油路１０７または１０８を介してブームシリンダ４ｆの油室４０Ｂまたは油室４０Ｈに供給される。
【００３１】
ブームシリンダ４ｆには位置センサ１０が取り付けられている。位置センサ１０は、ピストンのストロークを計測するストロークセンサである。車両本体１ａのブーム４ａ一端を軸支する部位にロータリエンコーダ２０が取り付けられている。ロータリエンコーダ２０は、ブーム４ａの回動角を検知し、その回動角に応じてパルス信号を出力する。位置センサ１０およびロータリエンコーダ２０はそれぞれ計測用コントローラ３０に接続されている。
【００３２】
バッテリ１０９は、計測用コントローラ３０、制御用コントローラ３０ａを起動する電源である。計測用コントローラ３０は、バッテリ１０９に電気的に接続されている。制御用コントローラ３０ａは、エンジンキースイッチ１１０を介してバッテリ１０９に電気的に接続されている。
【００３３】
エンジンキースイッチ１１０が、オン操作されると、バッテリ１０９がエンジン３ａの始動用モータ（図示せず）に電気的に接続されてエンジン３ａが始動されるとともに、制御用コントローラ３０ａにバッテリ１０９が電気的に接続されて制御用コントローラ３０ａが起動される。エンジンキースイッチ１１０が、オフ操作されると、制御用コントローラ３０ａとバッテリ１０９との電気的な接続が遮断されて、エンジン３ａが停止されるとともに、制御用コントローラ３０ａが起動停止する。
【００３４】
計測用コントローラ３０には、エンジンキースイッチ１１０のスイッチ状態（オン、オフ）を示すスイッチ状態信号が入力される。計測用コントローラ３０に入力されるスイッチ状態信号がオンである場合には、計測用コントローラ３０が起動状態となり、スイッチ状態信号がオフになった場合には、計測用コントローラ３０は起動停止状態となる。
【００３５】
操作レバー装置１０１は、たとえばキャブ５内に設けられた操作レバー１０１ａと、操作レバー１０１ａの操作方向および操作量を示す操作信号を検出する検出部１０１ｂとを有している。検出部１０１ｂで検出された操作信号は、制御用コントローラ３０ａに入力される。制御弁１０２は電気信号線を介して制御用コントローラ３０ａに接続されている。
【００３６】
操作レバー１０１ａが操作されると、操作レバー１０１ａの操作信号が制御用コントローラ３０ａに入力され、制御用コントローラ３０ａで制御弁１０２を作動させるための制御信号が生成される。制御信号は制御用コントローラ３０ａから電気信号線を介して制御弁１０２に供給され、制御弁１０２の弁位置が変化される。
【００３７】
続いて、図３を参照して、油圧シリンダ（バケットシリンダ４ｄ、アームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆ）と、計測用コントローラ３０と、制御用コントローラ３０ａについて説明する。
【００３８】
アームシリンダ４ｅおよびブームシリンダ４ｆにはそれぞれ、油圧シリンダのストローク量を回転量として検出する位置センサ１０が取り付けられている。バケットシリンダ４ｄには、位置センサ１０と、磁力センサ２０ａとが取り付けられている。
【００３９】
ブーム４ａおよび車両本体１ａのアーム４ｂおよびブーム４ａの回動軸を支える部位には、アーム４ｂおよびブーム４ａの回動量（角度）に応じパルス信号を出力するロータリエンコーダ２０がそれぞれ取り付けられている。パルス信号は矩形波である。
【００４０】
位置センサ１０、ロータリエンコーダ２０および磁力センサ２０ａは、計測用コントローラ３０に電気的に接続されている。計測用コントローラ３０では、位置センサ１０、ロータリエンコーダ２０および磁力センサ２０ａの検出信号に基づいて、バケットシリンダ４ｄ、アームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆのストローク長が計測される。更に、計測用コントローラ３０では、計測された各シリンダのストロークに基づいて、バケット４ｃの位置・姿勢を演算する。
【００４１】
図４および図５を参照して、位置センサ１０について説明する。説明の便宜上、ブームシリンダ４ｆに取り付けられた位置センサ１０について説明するがアームシリンダ４ｅにも同様の位置センサ１０が取り付けられている。
【００４２】
ブームシリンダ４ｆはシリンダチューブ４Ｘと、シリンダチューブ４Ｘ内おいてシリンダチューブ４Ｘに対して相対的に移動可能なシリンダロッド４Ｙとを有している。シリンダチューブ４Ｘには、ピストン４Ｖが摺動自在に設けられている。ピストン４Ｖには、シリンダロッド４Ｙが取り付けられている。シリンダロッド４Ｙは、シリンダヘッド４Ｗに摺動自在に設けられている。シリンダヘッド４Ｗとピストン４Ｖとシリンダ内壁とによって画成された室が、シリンダヘッド側油室４０Ｈを構成している。ピストン４Ｖを介してシリンダヘッド側油室４０Ｈとは反対側の油室がシリンダボトム側油室４０Ｂを構成している。なお、シリンダヘッド４Ｗには、シリンダロッド４Ｙとの隙間を密封し、塵埃等がシリンダヘッド側油室４０Ｈに入り込まないようにするシール部材が設けられている。
【００４３】
シリンダヘッド側油室４０Ｈに作動油が供給され、シリンダボトム側油室４０Ｂから作動油が排出されることによって、シリンダロッド４Ｙが縮退する。また、シリンダヘッド側油室４０Ｈから作動油が排出され、シリンダボトム側油室４０Ｂに作動油が供給されることによって、シリンダロッド４Ｙが伸張する。すなわち、シリンダロッド４Ｙは図中左右方向に直動する。
【００４４】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈの外部にあって、シリンダヘッド４Ｗに密接した場所には、位置センサ１０を覆い、位置センサ１０を内部に収容するケース１４が設けられている。ケース１４は、シリンダヘッド４Ｗにボルト等によって締結等されて、シリンダヘッド４Ｗに固定されている。
【００４５】
位置センサ１０は、回転ローラ１１と、回転中心軸１２と、回転センサ部１３とを有している。回転ローラ１１は、その表面がシリンダロッド４Ｙの表面に接触し、シリンダロッド４Ｙの直動に応じて回転自在に設けられている。すなわち、回転ローラ１１によって、シリンダロッド４Ｙの直線運動が回転運動に変換される。回転中心軸１２は、シリンダロッド４Ｙの直動方向に対して、直交するように配置されている。
【００４６】
回転センサ部１３は、回転ローラ１１の回転量（回転角度）を検出可能に構成されている。回転センサ部１３で検出された回転ローラ１１の回転量（回転角度）を示す信号は、電気信号線を介して、計測用コントローラ３０に送られ、この計測用コントローラ３０でブームシリンダ４ｆのシリンダロッド４Ｙの位置（ストローク位置）に変換される。
【００４７】
回転センサ部１３は、磁石１３ａと、ホールＩＣ１３ｂとを有している。検出媒体である磁石１３ａは、回転ローラ１１と一体に回転するように回転ローラ１１に取り付けられている。磁石１３ａは回転中心軸１２回りの回転ローラ１１の回転に応じて回転する。磁石１３ａは、回転ローラ１１の回転角度に応じて、Ｎ極、Ｓ極が交互に入れ替わるように構成されている。磁石１３ａは、回転ローラ１１の一回転を一周期として、ホールＩＣ１３ｂで検出される磁力（磁束密度）が周期的に変動するように構成されている。
【００４８】
ホールＩＣ１３ｂは、磁石１３ａによって生成される磁力（磁束密度）を電気信号として検出する磁力センサである。ホールＩＣ１３ｂは、回転中心軸１２の軸方向に沿って、磁石１３ａから所定距離離間された位置に設けられている。
【００４９】
ホールＩＣ１３ｂで検出された電気信号は、計測用コントローラ３０に送られ、この計測用コントローラ３０で、ホールＩＣ１３ｂの電気信号が、回転ローラ１１の回転量、つまりブームシリンダ４ｆのシリンダロッド４Ｙの変位量（ストローク長）に変換される。具体的には、回転ローラ１１の回転半径ｄを用いて、回転ローラ１１が１回転したときのシリンダロッド４Ｙの直動する変位量は２πｄとして計算される。
【００５０】
主に図５を参照して、回転ローラ１１の回転角度と、ホールＩＣ１３ｂで検出される電気信号（電圧）との関係を説明する。回転ローラ１１が回転し、それに応じて磁石１３ａが回転すると、回転角度に応じて、ホールＩＣ１３ｂを透過する磁力（磁束密度）が周期的に変化し、センサ出力である電気信号（電圧）が周期的に変化する。このホールＩＣ１３ｂから出力される電圧の大きさから回転ローラ１１の回転角度を計測することができる。
【００５１】
また、ホールＩＣ１３ｂから出力される電気信号（電圧）の１周期が繰り返される数をカウントすることで、回転ローラ１１の回転数を計測することができる。そして、回転ローラ１１の回転角度と、回転ローラ１１の回転数とに基づいて、ブームシリンダ４ｆのシリンダロッド４Ｙの変位量（ストローク長）が計測される。
【００５２】
続いて、図６〜図８を参照して、ロータリエンコーダ２０について説明する。説明の便宜上、基体部としての車両本体１ａと可動部としてのブーム４ａとに接続されたロータリエンコーダ２０について説明するが、図１に示すように基体部としてのブーム４ａと可動部としてのアーム４ｂとにもロータリエンコーダ２０が取り付けられている。基体部に対して可動部は回動可能に支持されている。また、油圧シリンダは基体部に対して可動部を回動可能に支持する。
【００５３】
ロータリエンコーダ２０は基体部である車両本体１ａに取り付けられている。ロータリエンコーダ２０は第１のレバー５１、第１および第２のボールジョイント５２ａ、５２ｂ、第２のレバー５３を介して可動部であるブーム４ａに接続されている。ロータリエンコーダ２０は、ブームシリンダ４ｆには接続されていないため、作動油の作業時油温上昇の影響は受けにくい。なお、第１のレバー５１、第１および第２のボールジョイント５２ａ、５２ｂ、第２のレバー５３については後述する。
【００５４】
主に図７および図８を参照して、ロータリエンコーダ２０は、筐体２１と、回転軸２２と、軸受２３、２４と、円盤部２５と、発光部２６と、受光部２７とを有している。筐体１内に回転軸２２を回転自在に支持する軸受２３、２４と、円盤部２５と、発光部２６と、受光部２７とが収容されている。回転軸２２の一方端部は軸受２３、２４に支持されており、他方端部はレバー５１に接続されている。筐体２１内において回転軸２２には回転軸２２と一体に回転するように円盤部２５が接続されており、円盤部２５を挟むように発光部２６と、受光部２７とが配置されている。
【００５５】
発光部２６は受光部２７に対して発光する発光素子を有している。受光部２７は発光部２６からの発光を受光可能な４個の受光素子２７ａを有している。４個の受光素子２７ａは、それぞれ同じ幅Ｗを有して、直列に連続して弧状に配列されている。受光素子２７ａは受光した光量を電気信号に変換する。円盤部２５には、発光部２６からの発光を受光部２７に透過する複数の第１の透過部２５ａが配置されている。第１の透過部２５ａは円周方向の幅が２Ｗの径方向に延びる略矩形のスリットで、円盤部２５の外周近傍にその外周と平行な環状に２Ｗの間隔で配置されている。第１の透過部２５ａにより形成される環の内周に単一の透過部２５ｂが配置されている。透過部２５ｂは、径方向に延びる略矩形のスリットである。
【００５６】
円盤部２５は、第１および第２のレバー５１、５３により、車両本体１ａに対するブーム４ａの回動に同期して回動する。４個の受光素子２７ａは、それぞれ円盤部２５の回転により第１、第２の透過部２５ａ、２５ｂを透過する光の光量に応じて電気信号を出力する。受光部２７は、直列に連なる受光素子２７ａのうち、隔たる１番目と３番目、及び２番目と４番目の受光素子２７ａからの電気信号を、光が透過した第１の透過部２５ａの数に対応するパルス信号にそれぞれ変換し、計測用コントローラ３０に出力する。１つのパルス信号生成に、２つの受光素子２７ａからの電気信号が利用されているのは、外光等に対するセンサのロバスト性を高めるためである。
【００５７】
また、受光素子２７ａが透過部２５ｂを透過した光による電気信号を出力すると、受光部２７は、対応するパルス信号を出力する。すなわち、受光部２７は、円盤部２５の回動角度に応じて発生する３つのパルス信号を出力する。円盤部２５の回動角度はブーム４ａの回動角度と同じなので、パルス信号は、ブームシリンダ４ｆの回動角度に応じて出力される。
【００５８】
具体的には、ロータリエンコーダ２０は、インクリメンタル型であって、Ａ相のパルス信号と、Ａ相と９０°位相が異なるＢ相のパルス信号と、円盤部２５の１回転で１度発生するＺ相のパルス信号（基準パルス信号）とを出力可能に構成されている。計測用コントローラ３０は、Ａ相のパルス信号のパルス数をカウントする。カウント数は、ブームシリンダ４ｆの回動量に比例する。計測用コントローラ３０は、Ａ相とＢ相の位相の違いから、ブーム４ａの回転方向を判定する。またＺ相のパルス信号によってブーム４ａ回転の基準位置が計測される。ブーム４ａ回動可能角度範囲の略中央が基準位置に設定される。設定基準位置は、計測用コントローラ３０に記憶されている。Ｚ相のパルス信号は、Ｚ相に対応する透過部２５ａを透過した発光が円盤部２５で遮断される際に出力される。つまり、Ｚ相のパルス信号はパルス信号の立下り時に検出される。
【００５９】
ロータリエンコーダ２０は、ブーム４ａ回動域の略中央の角度でＺ相パルス信号を出力する。すなわち、ロータリエンコーダ２０はブームシリンダ４ｆのストローク域の略中央でＺ相のパルス信号を出力する。本実施形態ではエンコーダ２０の設定基準位置は上記の通りだが、油圧シリンダのストロークエンド以外の任意の位置を基準位置としてよい。より具体的には、ロータリエンコーダ２０は、シリンダロッド４Ｙの伸び側のストロークエンド位置よりもシリンダロッド４Ｙのシリンダチューブ４Ｘ外の一方端側で、かつシリンダロッド４Ｙの縮み側のストロークエンド位置よりもシリンダロッド４Ｙのシリンダチューブ４Ｘ内の他方端側の範囲内に対応するブーム４ａの回動角度を基準位置としてＺ相のパルス信号を出力してもよい。
【００６０】
続いて、計測用コントローラで行われる処理について説明する。
図９および図１０を参照して、ブーム４ａが昇降する場合を例に説明する。ブームシリンダ４ｆの伸縮に伴って、ブーム４ａが昇降する。ブームシリンダ４ｆは、ブーム４ａが最上昇した際に伸び側のストロークエンドに達し、ブーム４ａが最下降した際に縮み側のストロークエンドに達する。この際のブームシリンダ４ｆのストローク長は位置センサ１０において回転ローラ１１の回転量として測定される。
【００６１】
位置センサ１０の回転ローラ１１（図４参照）とシリンダロッド４Ｙと間では、微小な滑り（スリップ）が発生することは避けられず、この滑りによって位置センサ１０の検出結果から得られるシリンダロッド４Ｙの計測位置と、シリンダロッド４Ｙの実際の位置との間には、誤差（滑りによる累積誤差）が生じる。そこで、この位置センサ１０の検出結果から得られるストローク計測値を、較正するために、リセットセンサとしてのロータリエンコーダ２０が設けられている。回転ローラ１１とロータリエンコーダ２０とは計測用コントローラ３０に接続されており、計測用コントローラ３０はロータリエンコーダ２０から出力されたパルス信号に基づいて位置センサ１０で測定されたストローク長を較正する。
【００６２】
主に図１０を参照して、このストローク長の較正を含めた計測について説明する。
ブームシリンダ４ｆが伸長すると、ブーム４ａが上昇する。この際のブームシリンダ４ｆのストローク長は位置センサ１０によって測定される。一方、ロータリエンコーダ２０では、ブーム４ａの上昇に応じて、ブーム４ａが車両本体１ａに対して回動することによって円盤部２５が回転する。この際、円盤部２５の透過部２５ａ、２５ｂを透過した発光部２６からの発光が受光部２７で受信されることにより、円盤部２５の回転角度に応じたパルス信号が受光部２７から出力される。受光部２７からはＡ相、Ｂ相、Ｚ相のパルス信号がそれぞれ出力される。Ｚ相のパルス信号は、ブーム４ａの所定の回動角である基準角度と関連付けられており、ブーム４ａがその基準角度の位置にくると出力される。
【００６３】
計測用コントローラ３０には、ロータリエンコーダ２０がＺ相のパルス信号を出力するブーム４ａの姿勢の際のブームシリンダ４ｆのストローク長が記憶基準位置Ｐとして記憶されている。記憶基準位置Ｐは、後述の初期較正時に較正され、較正基準位置Ｐ’として記憶される。
【００６４】
ブームシリンダ４ｆの動作過程で、Ｚ相のパルス信号検出後に、所定の整数回のＡ相パルス信号に対応するブームシリンダ４ｆストロークの長さＬ１の縮みが検出される。長さＬ１は、位置センサ１０により検出される長さである。
【００６５】
計測用コントローラ３０には、後述の初期較正によって演算記憶された所定の整数回パルスのＡ相パルス信号に対する基準ストローク長Ｌ２が記憶されている。計測用コントローラ３０は、計測ストローク長Ｌ１と基準ストローク長Ｌ２との差分Ｌ３を演算する。
【００６６】
計測用コントローラ３０は、Ｚ相のパルス信号を検出してブームシリンダ４ｆが動作した後で停止する際に、上記差分Ｌ３により位置センサ１０の計測値を較正する。
【００６７】
換言すると、作業機であるブーム４ａが基準となる回動角に達したことを検出した後、その回動角から更に所定角度回動の回動を検出し、その間のブームシリンダ４ｆのストローク長を計測する。そのストローク長と、後述の初期較正で予め記憶されている同じ手順で測定された基準となるストローク長を比較してずれを演算する。そして、ブーム４ａが停止した時に、そのずれを計測値に織り込む。
【００６８】
次に、油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測のための初期較正について説明する。初期較正では、ストローク計測の較正のための基準とするデータを取得する。油圧ショベル１による作業を行う前に実施する。
【００６９】
最初に、図１１および図１２を参照して、基準位置（原点位置）の較正について説明する。上述のように、Ｚ相のパルス信号が出力されるブーム４ａの姿勢に対応するブームシリンダ４ｆのストロークの基準位置Ｐが予め記憶されている。この記憶された基準位置をより正確にＺ相パルス信号出力と対応させるために、作業前に較正を行う。
【００７０】
図１１（ａ）を参照して、油圧ショベル１のアーム４ｂが伸ばされブーム４ａが最上昇した姿勢（作業機初期姿勢）で、較正モードがオンされる（Ｓ１０）。この姿勢では、ブームシリンダ４ｆのシリンダロッド４Ｙは伸び側のストローク端に位置している。アームシリンダ４ｅのシリンダロッドは縮み側のストローク端に位置している。
【００７１】
続いて、図１１（ｂ）を参照して、作業機が動作され（Ｓ１１）、アーム４ｂ曲げられる。この際、図３に示すアームシリンダ４ｅが通常の作業時よりも遅い速度でかつ一定の速度で曲げられる。このアーム４ｂが曲げられる過程（すなわち、アームシリンダ４ｅが伸びる過程）で、アーム４ｂの可動回転域のほぼ中間の回動角度においてＺ相のパルス信号が出力される。計測用コントローラ３０は、伸び側ストローク端からＺ相パルス信号出力までのアームシリンダ４ｅのストロークをロータリエンコーダ２０の出力により演算し、対応する縮み側ストローク端からのストロークを較正基準位置Ｐ’として記憶する、すなわち、ストロークの較正基準位置Ｐ’はアーム４ｂの回動角に対応するパルス信号のパルス数により設定される（Ｓ１２）。
【００７２】
次に、基準ストローク長Ｌ２取得について説明する。Ｚ相のパルス信号が出力されてから、アームシリンダ４ｅは更に伸びる方向に作動を続ける。Ａ相のパルス信号が１０回カウントされる毎に位置センサ１０の電気信号が計測用コントローラ３０にストアされ、同様に合計で１５回ストアされる。１５回の電気信号に基づくストローク長がそれぞれ算出され、それらの平均値が算出される。このようにして、較正モードにおけるアームシリンダ４ｅのストローク長の平均値が検出される（Ｓ１３）。以上のように、計測用コントローラ３０は、回数１０回のＡ相パルス信号に対応するストローク長を位置センサ１０により計測し、基準ストローク長Ｌ２として記憶する。
【００７３】
さらに、図１１（ｃ）を参照して、作業機が作動され（Ｓ１１）、ブーム４ａが下降する。この際、図１０に示すブームシリンダ４ｆが通常の作業時よりも遅い速度でかつ一定の速度で短縮する。このブーム４ａが下げられる過程（すなわち、ブームシリンダ４ｆが縮む過程）で、ブーム４ａの可動回転域のほぼ中間の回動角度においてＺ相のパルス信号が出力される。計測用コントローラ３０は、縮み側ストローク端からＺ相パルス信号出力までのブームシリンダ４ｆのストロークを、位置センサ１０により計測し、そのストロークを較正基準位置Ｌ２として記憶する。このようにして較正のための初期値である較正基準位置が取得される（Ｓ１２）。そして、Ｚ相のパルス信号が出力されてからＡ相のパルス信号が１０回カウントされる毎に位置センサ１０の電気信号が計測用コントローラ３０にストアされ、同様に合計で１５回ストアされる。１５回の電気信号に基づくストローク長がそれぞれ算出され、それらの平均値が算出される。このようにして、較正モードにおけるブームシリンダ４ｆのストローク長の平均値が検出される（Ｓ１３）。計測用コントローラ３０は、ロータリエンコーダ２０からの１０回のＡ相パルス信号に対応するストローク長を位置センサ１０により計測し、基準ストローク長Ｌ２として記憶する。その後、較正モードがオフされる（Ｓ１４）。
【００７４】
ブームシリンダ４ｆのストローク計測の基準位置較正をシリンダの短縮方向で行うのは、ブームシリンダ４ｆの縮み側ストローク端は、作業機がグラウンドレベルより下方に位置するため、通常、利用できないからである。
【００７５】
続いて、図１３を参照して、通常の作業時におけるストロークの計測、特に較正について詳述する。まず、通常モードがオンされる（Ｓ２０）。その後、作業機が動作される（Ｓ２１）。動作中に、アームシリンダ４ｅの回動角度が基準角度になると、Ｚ相のパルス信号がロータリエンコーダ２０によって出力される（Ｓ２２）。基準角度を通過してアーム４ｂが更に回動すると（アームシリンダ４ｅが更に伸びると）、ロータリエンコーダ２０でＺ相のパルス信号が出力されてからＡ相のパルス信号が１０回カウントされる毎に位置センサ１０の電気信号が計測用コントローラ３０にストアされ、同様に合計で１５回ストアされる。１５回の電気信号に基づくストローク長がそれぞれ算出され、それらの平均値が算出される。このようにしてアームシリンダ４ｅの１０回のパルス信号当たりのストローク長の平均値が検出される（Ｓ２３）。
【００７６】
さらに、作業機が作動され（Ｓ１１）、ブーム４ａが下降する。この際、図１０に示すブーム４ａが通常の作業時よりも速い速度で短縮する。ブーム４ａの回動角が基準角度になると、Ｚ相のパルス信号がロータリエンコーダ２０によって出力される（Ｓ２２）。基準角度を通過後のストローク長が位置センサ１０で測定される。そして、ロータリエンコーダ２０でＺ相のパルス信号が出力されてからＡ相のパルス信号が１０回カウントされる毎に位置センサ１０の電気信号が計測用コントローラ３０にストアされ、同様に合計で１５回ストアされる。１５回の電気信号に基づくストローク長がそれぞれ算出され、それらの平均値が算出される。このようにして、通常モードにおけるブームシリンダ４ｆの１０回のパルス信号当たりのストローク長の平均値が検出される（Ｓ２３）。
【００７７】
較正モードにおけるアームシリンダ４ｅのストローク長の平均値（基準ストローク長Ｌ２）と通常モードにおけるアームシリンダ４ｅのストローク長の平均値が比較される（Ｓ２４）。そして、較正モードにおけるアームシリンダ４ｅのストローク長の平均値に基づいて、通常モードにおけるアームシリンダ４ｅのストローク長の平均値が補正されることで、通常モードのストローク長のずれが補正される（Ｓ２５）。このストローク長のずれの補正は、油圧シリンダ（アームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆ）が停止した状態で行われる。この油圧シリンダが停止した状態とは、作業機の移動が停止した状態である。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、初期値の設定時にシリンダロッド４Ｙがシリンダチューブ４Ｘに対して移動する方向と同じ方向にシリンダロッド４Ｙをシリンダチューブ４Ｘに対して移動させてストローク長のずれが補正される。つまり、較正モードでのアームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆの移動方向と、通常モードでのアームシリンダ４ｅとブームシリンダ４ｆの移動方向とは同じ方向に設定されて、ストローク長のずれが補正される。
【００７９】
次に、図６および図１４を参照して、第１のレバー５１、第１および第２のボールジョイント５２ａ、５２ｂ、第２のレバー５３について説明する。第１のレバー５１はブーム４ａの回動をロータリエンコーダ２０に伝達するためのものである。第１のレバー５１は回転軸２２（図７参照）と直交する方向に延在している。第１のレバー５１の一端は車両本体１ａに取り付けられたロータリエンコーダ２０の回転軸２２に接続されている。第１のレバー５１の他端は、第１のボールジョイント５２ａを介して第２のレバー５３の一端に回動自在に接続されている。第１のボールジョイント５２ａはボルト５４で第１のレバー５１に固定されている。
【００８０】
第２のレバー５３はその一端を第１のレバー５１に第１のボールジョイント５２ａを介して接続され、その他端は第２のボールジョイント５２ｂを介してブーム４ａに接続されている。第２のレバー５３はブーム４ａに沿って延在している。第２のボールジョイント５２ｂは第２のレバー５３に回動自在に取り付けられ、かつブーム４ａに取り付けられている。第２のボールジョイント５２ｂはボルト５５でブーム４ａに固定されている。
【００８１】
上記構造により、ロータリエンコーダ２０の回転軸２２は、ブーム４ａの車両本体１ａに対する回動量と同じ回転をする。また、ロータリエンコーダ２０とブーム４ａを、１本のレバーでなく、上記のように１つのボールジョイントにより繋がる２本のレバーにより接続することにより、ブーム４ａからの負荷や振動のエンコーダ２０への伝搬を軽減できる。負荷や振動の軽減の結果、ロータリエンコーダ２０の破損を防ぎ、計測の精度を上げることができる。
【００８２】
次に、図３および図１５を参照して、バケットシリンダ４ｄに設けられた磁力センサ２０ａについて説明する。
【００８３】
上述のように位置センサ１０の回転ローラ１１とシリンダロッド４Ｙと間では、微小な滑り（スリップ）が発生することは避けられず、この滑りによって位置センサ１０の検出結果から得られるシリンダロッド４Ｙの計測位置と、シリンダロッド４Ｙの実際の位置との間には、誤差（滑りによる累積誤差）が生じる。バケットシリンダ４ｄは、ブームシリンダ４ｆおよびアームシリンダ４ｅに比べてストローク長の検出精度が求められない。このため、バケットシリンダ４ｄには、位置センサ１０の検出結果から得られるストローク位置を、基準位置（原点位置）にリセットするために、リセットセンサとして磁力センサ２０ａが取り付けられている。
【００８４】
磁力センサ２０ａはシリンダチューブ４Ｘの外部に取り付けられている。磁力センサ２０ａは、ピストン４Ｖの直動方向に沿って所定距離離間されて配置された２個の磁力センサ６１、６２を有している。磁力センサ６１、６２は、既知の基準位置（原点位置）に設けられている。ピストン４Ｖには磁力線を生成する磁石６３が設けられている。磁力センサ６１、６２は、磁石６３で生成された磁力線を透過して、磁力（磁束密度）を検出し、磁力（磁束密度）に応じた電気信号（電圧）を出力する。磁力センサ６１、６２で検出された信号は、計測用コントローラ３０に送られ、この計測用コントローラ３０では、磁力センサ６１、６２の検出結果に基づいて、位置センサ１０の検出結果から得られるストローク位置を、基準位置（原点位置）にリセットする処理が実行される。
【００８５】
制御用コントローラ３０ａは、通信端末４１およびアンテナ９を経由して通信衛星４３と情報を送受信可能である。通信衛星４３から通信端末４１およびアンテナ９によって受信した情報に基づいて検出した作業機４の刃先の水平および垂直位置に関する位置情報を制御用コントローラ３０ａおよび計測用コントローラ３０に送信することによって、当該位置情報に基づいて作業機４の刃先を自動制御することができる。
【００８６】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本発明一実施の形態の油圧ショベル１によれば、計測用コントローラ３０はロータリエンコーダ２０から出力されたパルス信号に基づいて位置センサ１０で測定されたストローク長のずれを補正する。このパルス信号は正確に検出することができるため、ロータリエンコーダ２０で出力されたパルス信号に基づいて位置センサ１０で測定されたストローク長のずれを補正することで、ストローク長を正確に計測することができる。
【００８７】
上記の油圧ショベル１においては、ロータリエンコーダ２０は、作動油の温度の影響を受けない車両本体１ａ等に設置されている。このロータリエンコーダ２０が出力する作業機の回動量に対応するパルス信号を基準として位置センサ１０計測値を較正するので、これにより、作業中にストローク長のずれを正確に補正し、精確なストローク長の計測をすることができる。
【００８８】
上記の油圧ショベル１においては、ロータリエンコーダ２０は、油圧シリンダのストロークエンド以外の基準位置で基準パルス信号を出力する。油圧ショベルでは、作業中に油圧シリンダのストロークエンドに油圧シリンダが達することは少ないため、油圧シリンダのストロークエンド以外の位置を基準位置とすることで、作業中にストローク長を正確に計測することができる。
【００８９】
上記の油圧ショベル１においては、ロータリエンコーダ２０は、シリンダロッド４Ｙの伸び側のストロークエンド位置よりもシリンダロッド４Ｙのシリンダチューブ４Ｘ外の一方端側で、かつシリンダロッド４Ｙの縮み側のストロークエンド位置よりもシリンダロッド４Ｙのシリンダチューブ４Ｘ内の他方端側の範囲内に位置する基準位置でＺ相のパルス信号を出力する。当該範囲内の位置を基準位置とすることで、作業中にストローク長を正確に計測することができる。
【００９０】
上記の油圧ショベル１においては、同じ整数回のＡ相パルス信号に対応する基準ストローク長と位置センサ１０で測定されたストローク長とを比較して、ストローク長のずれを補正することができる。また、整数回のＡ相パルス信号が用いられるため、１回のＡ相パルス信号あたりの基準ストローク長および計測されたストローク長の誤差の影響を抑制することができる。
【００９１】
上記の油圧ショベル１においては、基準ストローク長およびストローク長の測定での円盤部２５の回動方向は同一であるため、円盤部２５の回動方向が異なることによって生じる誤差を排除できるので、より精度の高い補正を行うことができる。
【００９２】
上記の油圧ショベル１は、作業機４の回動を、第１のボールジョイント５２ａを間に介して接続された第１のレバー５１と第２のレバー５３とを介して、ロータリエンコーダ２０に伝搬させ、ロータリエンコーダ２０でその回動量を計測している。これにより、作業機４からの負荷や振動が直接ロータリエンコーダ２０に伝搬しないので、回動量計測の精度が良く、また、ロータリエンコーダ２０の寿命が長くなる。
【００９３】
本発明の一実施の形態の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法は以下の工程を備えている。車両本体１ａおよびブーム４ａのいずれかからなる基体部に対してブーム４ａおよびアーム４ｂのいずれかからなる可動部を回動可能に支持する油圧シリンダのストローク長が回転量として位置センサ１０で測定される。発光部２６からの発光を受光部２７に透過する複数の透過部２５ａが配置されかつ基体部に対する可動部の回動に同期して回動する円盤部２５の回動角度に応じて発生し、かつ作業機４のに回動角度が対応付けられたパルス信号が複数の透過部２５ａを透過した発光に基づいて受光部により形成されてロータリエンコーダ２０で出力される。ロータリエンコーダ２０から出力されたパルス信号に基づいて位置センサ１０で測定されたストローク長のずれが制御部３０で補正される。このパルス信号は正確に検出することができるため、ロータリエンコーダ２０から出力されたパルス信号に基づいて位置センサ１０で測定されたストローク長のずれが補正されることで、ストローク長のずれを正確に補正して油圧シリンダのストローク長を計測することができる。
【００９４】
上記の一実施の形態の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法では、油圧シリンダの停止時に、ストローク長のずれが補正される。油圧シリンダの停止時にストローク長のずれを補正することで、ストローク長を正確に計測できる。
【００９５】
上記の一実施の形態の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法では、基準位置から整数個のパルス信号に対応する基準ストローク長により、整数個のパルス信号に対応して位置センサ１０で測定されたストローク長のずれが補正される。このため、常に同じストローク位置での較正が可能となる。その結果、較正の精度、すなわち、計測の精度が良くなる。
【００９６】
上記の一実施の形態の油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法では、同一方向にシリンダロッド４Ｙをシリンダチューブ４Ｘに対して移動させてストローク長のずれが補正されるため、シリンダロッド４Ｙがシリンダチューブ４Ｘに対して移動する方向が異なる場合に生じる位置センサ１０のすべりによるストローク長のずれを排除することができる。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００９８】
１  油圧ショベル、１ａ  車両本体、２  下部走行体、２ａ  履帯、３  上部旋回体、３ａ  エンジン、３ｂ  旋回モータ、４  作業機、４ａ  ブーム、４ｂ  アーム、４ｃ  バケット、４ｄ  バケットシリンダ、４ｅ  アームシリンダ、４ｆ  ブームシリンダ、４Ｖ  ピストン、４Ｗ  シリンダヘッド、４Ｘ  シリンダチューブ、４Ｙ  シリンダロッド、５  キャブ、６  エンジンルーム、７  カウンタウェイト、８  運転席、９  アンテナ、１０  位置センサ、１１  回転ローラ、１２  回転中心軸、１３  回転センサ部、１３ａ，６３  磁石、１４  ケース、２０  ロータリエンコーダ、２０ａ，６１  磁力センサ、２１  筐体、２２  回転軸、２３  軸受、２５  円盤部、２５ａ  透過部、２６  発光部、２７  受光部、３０  計測用コントローラ（制御部）、３０ａ  制御用コントローラ、４０Ｂ  シリンダボトム側油室、４０Ｈ  シリンダヘッド側油室、５１  第１のレバー、５２ａ  第１のボールジョイント、５２ｂ  第２のボールジョイント、５３  第２のレバー、１０１  操作レバー装置、１０１ａ  操作レバー、１０１ｂ  検出部、１０２  制御弁、１０３  油圧ポンプ、１０３ａ  斜板、１０４  サーボ機構、１０５  エンジン駆動機構、１０６  吐出油路、１０７，１０８  油路、１０９  バッテリ、１１０  エンジンキースイッチ。
【要約】
【課題】作業機を駆動する油圧シリンダのストローク長を正確に計測することができる油圧ショベルおよび油圧ショベルの油圧シリンダのストローク計測方法を提供する。
【解決手段】油圧ショベル１は、基体部と、可動部と、油圧シリンダと、位置センサ１０と、ロータリエンコーダ２０と、制御部３０とを備えている。ロータリエンコーダ２０は、発光部２６と、受光部２７と、複数の透過部２５ａが配置されかつ基体部に対する可動部の回動に同期して回動する円盤部２５とを有している。円盤部２５の回動角度に応じて発生し、かつ可動部の回動角度に円盤部２５の回動角度が対応付けられたパルス信号を複数の透過部２５ａを透過した発光に基づいて受光部２７が出力する。制御部３０はロータリエンコーダ２０から出力されたパルス信号に基づいて位置センサ１０で測定されたストローク長のずれを補正して油圧シリンダのストローク長を計測する。
【選択図】図９【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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