(57)【要約】【課題】  ブーム角度を検出するストロークセンサをカバーによって土砂やアッパーフレーム等との接触から保護し得る状態で、しかも後付けでかつ低コストで容易に設置できるようにする。【解決手段】  作業装置におけるブーム起伏用のブームシリンダ６の外側にシリンダ保護カバー１６が設けられた油圧ショベルにおいて、シリンダ保護カバー１６の内側にワイヤ１８の一端を止め付けるとともに、シリンダ保護カバー１６で常に覆われるシリンダチューブ６ｂの上部に、ワイヤリール２１と信号変換器２２とから成るセンサ本体部２０を設け、シリンダ保護カバー１６の移動量をブームシリンダ６のストロークとして検出するように構成した。【選択図】        図１
2005083106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械本体に作業装置が装着され、この作業装置は、結合された二部材が油圧シリンダにより相対回動して屈伸動作を行うように構成されるとともに、上記油圧シリンダに、ピストンロッドと一体にスライド動作してシリンダを保護するシリンダ保護カバーが設けられた作業機械において、上記シリンダ保護カバーのスライドストロークを上記油圧シリンダのストロークとして検出するストロークセンサが設けられ、このストロークセンサは、上記シリンダ保護カバーの内側に同カバーと一体に移動し得る状態で設けられた可動部と、シリンダ保護カバーで外側から覆われた状態で上記可動部の移動量を検出し得るように上記油圧シリンダのシリンダチューブに設けられたセンサ本体部とから成ることを特徴とする作業機械。
【請求項２】
下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載されて機械本体が構成されるとともに、上記上部旋回体にブームとアームとバケットを備えた作業装置が装着され、上記ブームを起伏作動させるブームシリンダに設けられたシリンダ保護カバーの内側にストロークセンサの可動部、シリンダチューブにセンサ本体部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項３】
シリンダ保護カバーの内側にワイヤの一端が止め付けられて可動部とされ、上記ワイヤの移動量を可動部の移動量として電気信号に変換するセンサ本体部がシリンダチューブに設けられてストロークセンサが構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械。
【請求項４】
シリンダ保護カバーの内側に可動部としてのラックギヤが設けられ、このラックギヤに噛み合うピニオンの回転量を電気信号に変換するセンサ本体部がシリンダチューブに設けられてストロークセンサが構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械。
【請求項５】
シリンダ保護カバーの内側に可動部としての被検出体が設けられ、この被検出体の移動量を検出する非接触型のセンサ本体部がシリンダチューブに設けられてストロークセンサが構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクレーン機能を備えた油圧ショベル等の作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルを例にとって従来の技術と問題点を説明する。
【０００３】
図８はミニショベルと称される小形の油圧ショベルを示している。１はクローラ式の下部走行体で、この下部走行体１上に上部旋回体２が垂直軸まわりに旋回自在に搭載されてショベル本体(機械本体)が構成され、このショベル本体の上部旋回体２に作業装置Ａが装着される。
【０００４】
作業装置Ａは、上部旋回体２に起伏自在に取付けられたブーム３の先端にアーム４、このアーム４の先端にバケット５がそれぞれ水平軸まわりに回動可能に取付けられるとともに、上部旋回体２とブーム３との間にブームシリンダ６、ブーム３とアーム４との間にアームシリンダ７、アーム４とバケット５との間にバケットシリンダ８がそれぞれ設けられて構成され、上部旋回体２に対するブーム３の起伏作動と、ブーム３に対するアーム４の相対回動運動と、アーム４に対するバケット５の相対回動運動により作業装置Ａ全体が屈伸して掘削動作を行う。
【０００５】
なお、図では作業装置Ａを左右にスイングさせるスイング方式のショベルを例示しており、上部旋回体２のアッパーフレーム９にスイングブラケット１０が縦軸まわりに左右に回動可能に取付けられ、このスイングブラケット１０にブーム３が取付けられる。図８中、１１は上部旋回体２に設けられた運転席である。
【０００６】
このような油圧ショベルにおいて、作業装置Ａのバケット５に吊りフック１２を取付け、荷Ｗを吊り上げるクレーン機能を併備したものが公知である。
【０００７】
また、このクレーン機能付きのショベルにおいては、クレーン作業時の過負荷防止の必要からブーム３の対地角度、及びブーム３に対するアーム４の角度を監視する必要がある。
【０００８】
そこで、上部旋回体２に対するブーム取付部分、及びブーム３とアーム４の連結部分にそれぞれ角度センサ１３，１４を設けている。
【０００９】
この角度センサ１３，１４は、たとえば結合された二部材の相対回動量をリンクによりポテンショメータ等のセンサ本体部に取り込んで電気信号に変換するように構成され、この検出信号が上部旋回体２に設けられたコントローラ(図示しない)に入力されて負荷が計算される。
【００１０】
また、別の角度検出方式として、ブームシリンダ６やアームシリンダ７のストロークを検出し、このシリンダストロークをブーム角度に換算するものが公知である(特許文献１，２参照)。
【００１１】
一方、各シリンダ６，７，８について、とくにピストンロッドを土砂等から保護するために、シリンダ外側にシリンダ保護カバーを設けたものが公知である(特許文献３参照)。
【００１２】
図９に、ブームシリンダ６の保護カバー１５を例示している。同カバー１５は、ピストンロッド６ａの外側ほぼ半周部分を覆う状態で一端がピストンロッド６ａの先端部に止め付けられ、ピストンロッド６ａと一体にスライドして同ロッド６ａを全伸縮範囲に亘って保護する。
【特許文献１】特開昭６２−８３９９５号公報
【特許文献２】実開平１−９２５０５号公報
【特許文献３】実開昭６２−３５０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、従来の油圧ショベルによると、ブーム３及びアーム４の角度検出に関して次のような問題があった。
【００１４】
ブーム３の角度検出部分を例にとると、図９に示すように角度センサ１３はアッパーフレーム９とブーム３の結合部分の側面に突出して設けられているため、土砂等と接触し易い。
【００１５】
とくにスイング方式のショベルの場合、角度センサ１３がスイングブラケット１０に取付けられるため、スイング時にアッパーフレーム９等の構造物とも接触し易く、これによって損傷するおそれがあった。
【００１６】
この点の対策として、角度センサ１３に専用の保護カバーを設けることが考えられるが、保護カバーを追加することでセンサ設置のための費用が高くなるとともに、ミニショベルのような小形機械ではスペースの制限からカバーを追加すること自体が困難となる。
【００１７】
一方、特許文献２に示されるような内蔵型のストロークセンサによってブームシリンダ６のストロークを検出する方式をとると、センサの損傷のおそれがなく、センサ保護カバーも不要となる。
【００１８】
しかし、センサ内蔵によってシリンダそのものが高価となり、とくにショベルのように本来の掘削作業のみを行い、クレーンとして全く使用されない可能性もある機械にとってはコストの点で不利となる。また、内蔵型であるため、既存の機械(シリンダ)への後付けができない。
【００１９】
そこで本発明は、角度検出用のセンサをカバーによって土砂等から保護し得る状態で、しかも低コストで、かつ、後付けで容易に設置することができる作業機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
請求項１の発明は、機械本体に作業装置が装着され、この作業装置は、結合された二部材が油圧シリンダにより相対回動して屈伸動作を行うように構成されるとともに、上記油圧シリンダに、ピストンロッドと一体にスライド動作してシリンダを保護するシリンダ保護カバーが設けられた作業機械において、上記シリンダ保護カバーのスライドストロークを上記油圧シリンダのストロークとして検出するストロークセンサが設けられ、このストロークセンサは、上記シリンダ保護カバーの内側に同カバーと一体に移動し得る状態で設けられた可動部と、シリンダ保護カバーで外側から覆われた状態で上記可動部の移動量を検出し得るように上記油圧シリンダのシリンダチューブに設けられたセンサ本体部とから成るものである。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載されて機械本体が構成されるとともに、上記上部旋回体にブームとアームとバケットを備えた作業装置が装着され、上記ブームを起伏作動させるブームシリンダに設けられたシリンダ保護カバーの内側にストロークセンサの可動部、シリンダチューブにセンサ本体部が設けられたものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、シリンダ保護カバーの内側にワイヤの一端が止め付けられて可動部とされ、上記ワイヤの移動量を可動部の移動量として電気信号に変換するセンサ本体部がシリンダチューブに設けられてストロークセンサが構成されたものである。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１または２の構成において、シリンダ保護カバーの内側に可動部としてのラックギヤが設けられ、このラックギヤに噛み合うピニオンの回転量を電気信号に変換するセンサ本体部がシリンダチューブに設けられてストロークセンサが構成されたものである。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１または２の構成において、シリンダ保護カバーの内側に可動部としての被検出体が設けられ、この被検出体の移動量を検出する非接触型のセンサ本体部がシリンダチューブに設けられてストロークセンサが構成されたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、油圧シリンダ(請求項２では油圧ショベルのブームシリンダ)を保護するシリンダ保護カバーの内側にストロークセンサの可動部、シリンダチューブにセンサ本体部をそれぞれ設け、シリンダ保護カバーのストロークをシリンダのストローク(シリンダで駆動される部材の角度。請求項２ではブーム角度)として検出する構成、すなわち、シリンダ保護カバーをシリンダの保護とストロークセンサの保護とに兼用する構成であるため、センサを、土砂等から保護し得る状態で、しかもセンサ専用カバーを追加することなく低コストで設置することができる。
【００２６】
また、センサ内蔵型のシリンダを用いる場合と比較して、シリンダが遥かに安価ですむとともに、既存の機械にも簡単に後付けすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施形態を図１〜図７によって説明する。
【００２８】
以下の実施形態では、油圧ショベルを適用対象とし、かつ、ブーム３を起伏させるためのブームシリンダ６のストロークを検出する場合を例示している。また、以下の実施形態において、図８，９と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００２９】
第１実施形態(図１〜図３参照)
ブームシリンダ６の外側にシリンダ保護カバー１６が設けられている。
【００３０】
このシリンダ保護カバー１６は、従来(図９)のシリンダ保護カバー１５同様、ピストンロッド６ａの外側ほぼ半周部分を覆う状態で一端がピストンロッド６ａの先端部に止め付けられ、ピストンロッド６ａと一体にスライドして同ロッド６ａを全伸縮範囲に亘って保護する。図２(ａ)はシリンダ伸張状態、(ｂ)は同、縮小状態をそれぞれ示す。
【００３１】
第１実施形態においては、ワイヤ式のストロークセンサ１７がこのシリンダ保護カバー１６によって外部から保護される状態で設けられている。
【００３２】
すなわち、ワイヤ１８の一端がシリンダ保護カバー１６の内側上部に止め付けられ、可動部としてのこのワイヤ止め付け部１９の移動量をワイヤ１８を介してセンサ本体部２０で検出するように構成されている。
【００３３】
センサ本体部２０は、ワイヤ１８を巻き取るワイヤリール２１と、このワイヤリール２１に巻き取られるワイヤ量を電気信号に変換する信号変換器(たとえばポテンショメータ)２２とによって構成され、シリンダ保護カバー１６によって常に覆われるシリンダチューブ６ｂの上部に設置されている。
【００３４】
この構成において、ブームシリンダ６が伸縮作動すると、ワイヤ止め付け部１９がピストンロッド６ａと一体に移動してワイヤ１８が引っ張られ、このワイヤ移動量がシリンダ保護カバー１６の移動量、つまりブームシリンダ６のストロークとしてセンサ本体部２０で検出される。
【００３５】
この検出信号は図示しないコントローラに入力され、この検出値から、クレーン作業時の負荷を割り出すためのブーム３の対地角度が計算で求められる。
【００３６】
このように、ストロークセンサ１７を、ブームシリンダ６を保護するためのシリンダ保護カバー１６によって保護する構成、つまり、シリンダ保護カバー１６をストロークセンサ１７の保護カバーとして兼用する構成であるため、センサ１７を、土砂等から確実に保護しながら、センサ専用カバーを追加する必要がなくなる。
【００３７】
このため、専用カバーを省略できる分、センサ設置のための費用が安くてすむとともに、ミニショベルのようなスペースに余裕のない小形機械でも容易に設置することができる。
【００３８】
また、シリンダ６そのものにセンサを組み込む内蔵型のものと比較してシリンダ６が遥かに安価ですむとともに、既存の機械に簡単に後付けすることができる。
【００３９】
第２、第３実施形態(図４〜図７参照)
第２実施形態においては、図４，５に示すようにラックギヤ方式のストロークセンサ２３が用いられている。
【００４０】
このストロークセンサ２３は、シリンダ保護カバー１６の内側に同カバー長さ方向に設けられた可動部としてのラックギヤ２４を備え、このラックギヤ２４に噛み合って回転するピニオン２５と、このピニオン２５の回転量を電気信号に変換する変換器(たとえばポテンショメータ)２６とによってセンサ本体部２７が構成されている。
【００４１】
センサ本体部２７は、第１実施形態と同様に、シリンダ保護カバー１６によって常に覆われるシリンダチューブ６ｂの上部に設置され、ラックギヤ２４の移動量(＝シリンダ保護カバー１６の移動量)がこのセンサ本体部２７によりシリンダストロークとして検出される。
【００４２】
第３実施形態においては、図６，７に示すように非接触型のストロークセンサ２８が用いられている。
【００４３】
このストロークセンサ２８は、シリンダ保護カバー１６の内側に同カバー長さ方向に設けられた可動部としての被検出体(たとえば目盛を付した帯状シート)２９と、シリンダチューブ６ａの上部に設けられた光学式(または電磁式)のセンサ本体部３０とから成り、被検出体２８の移動量がセンサ本体部３０によりシリンダストロークとして検出される。
【００４４】
この第２及び第３両実施形態によっても、第１実施形態と基本的に同じ作用効果を得ることができる。
【００４５】
ところで、上記実施形態ではブームシリンダ６にストロークセンサを設ける場合を例示したが、本発明はアームシリンダ７にストロークセンサを設ける場合にも上記同様に適用することができる。
【００４６】
また、本発明はクレーン機能付きの油圧ショベルにとくに適するが、クレーン機能を併備した他の作業機械にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】(ａ)(ｂ)は図１におけるブームシリンダの伸張状態及び縮小状態の一部拡大図である。
【図３】図２(ａ)のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図３相当図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態を示す図３相当図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。
【図８】油圧ショベルの概略側面図である。
【図９】同ショベルにおける作業装置の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  下部走行体
２  上部旋回体
Ａ  作業装置
３  ブーム
４  アーム
５  バケット
６  ブームシリンダ
１６  シリンダ保護カバー
１７  ストロークセンサ
１８  ワイヤ
１９  可動部としてのワイヤ止め付け部
２０  センサ本体部
２１  センサ本体部を構成するワイヤリール
２２  同、信号変換器
２３  ストロークセンサ
２４  ストロークセンサの可動部としてのラック
２７  センサ本体部
２５  センサ本体部を構成するピニオン
２６  同、信号変換器
２８  ストロークセンサ
２９  ストロークセンサの可動部としての被検出体
３０  センサ本体部
【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】
2005083106.tif 000009
【図８】
2005083106.tif 000010
【図９】
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