(57)【要約】  【課題】  デテント解除位置を再設定するに際して、その調整を容易に短時間で行えるようにするとともに、近接スイッチの取り付け位置を微調整する場合と同様に広範囲で微調整できるようにする。【解決手段】シリンダ２００には、磁気を媒体としてシリンダ２００のストローク位置Ｓｔを検出するシリンダストロークセンサ３００が設けられる。演算処理部４００では、シリンダストロークセンサ３００の検出信号Ｓとしきい値Ｔとが比較されて比較結果が出力される。たとえば、しきい値Ｔは、デテント解除位置に相当するシリンダストローク位置として設定される。しきい値調整部５００では、しきい値Ｔの大きさが調整される。  【選択図】  図５
2007333628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械（１）のシリンダ（２００）のストローク位置を計測する作業機械におけるシリンダのストローク位置計測装置であって、
シリンダ（２００）に取り付けられ、磁気を媒体としてシリンダのストローク位置を検出するシリンダストロークセンサ（３００）と、
シリンダストロークセンサ（３００）の検出信号としきい値とを比較して比較結果を出力する演算処理部（４００）と、
しきい値の大きさを調整する入力操作が行われるしきい値調整部（５００）と
を備えたことを特徴とする作業機械におけるシリンダのストローク位置計測装置。
【請求項２】
シリンダストローク位置が変化するに応じて、シリンダストロークセンサ（３００）の検出信号から、上に凸のピーク、下に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号が得られるように構成したことを特徴とする請求項１記載のシリンダのストローク位置計測装置。
【請求項３】
シリンダストロークセンサ（３００）は、シリンダストロークの位置が変化する方向に、少なくとも２つ（３０１、３０２）配置され、各シリンダストロークセンサ（３０１、３０２）の検出信号を合成することで、上に凸のピーク、下に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号を得るように構成したことを特徴とする請求項１記載の作業機械におけるシリンダのストローク位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械におけるシリンダのストローク位置計測装置に関し、特に、シリンダチューブ内部を直動するロッド、ピストンの位置を計測する位置計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１（ａ）に示すように、ホイールローダ１などの建設機械には、車体２の前部にブーム３をブーム上げ、ブーム下げ方向に作動させるためのブーム用シリンダ（リフトシリンダ）４、バケット５をチルト方向、ダンプ方向に作動させるためにバケット用シリンダ（ダンプシリンダ）６が設けられている。図１（ｂ）に示すように、運転席に設けられた作業機用操作レバー７が中立位置から操作されると、その操作に応じて、ブーム用操作弁８、バケット用操作弁９が開弁し、ブーム用シリンダ４、バケット用シリンダ６に圧油が供給され、ブーム３、バケット５が作動する。
【０００３】
作業機用操作レバー７には、デテント機能が備えられている。デテント機能とは、作業機用操作レバー７を所定の操作ストローク位置で保持する機能のことである。
【０００４】
デテント機能を維持するか、解除するかの判断は、作業機に設けられた近接スイッチから出力される信号によって行われる。
【０００５】
すなわち、図１（ｃ）に示すように、ホイールローダ１のフレームには、近接スイッチ１２が設けられている。近接スイッチ１２の検出面の前面には、ブーム３の回動作動と共に作動する検出体１３が配置される。ブーム３の高さが所定のデテント解除位置よりも下では、近接スイッチ１２の検出面の前面に検出体１３が存在するため、近接スイッチ１２からはデテント機能を維持するための電流ｉ１が出力される。またブーム３の高さが所定のデテント解除位置以上では、近接スイッチ１２の検出面の前面から検出体１３が離れるため、近接スイッチ１２から出力されていた電流ｉ１はオフされる。
【０００６】
このため図１（ｂ）に示すように、オペレータが作業機用操作レバー７をブーム上げ方向に操作すると、ブーム３の高さがデテント解除位置よりも下にある限りは、近接スイッチ１２から電流ｉ１が作業機用操作レバー７のブームデテント部のソレノイド１４に加えられて、ソレノイド１４が付勢状態を維持し、スプールが作業機用操作レバー７を所定のブーム上げ操作位置に固定する。これにより作業機用操作レバー７が所定のブーム上げ位置に保持されたままブーム３が上昇することになる。そして、ブーム３の高さがデテント解除位置に達すると、近接スイッチ１２から出力されていた電流ｉ１がオフされ、ソレノイド１４が消勢されスプールが戻り作業機用操作レバー７が中立位置に戻され、デテント機能が解除される。こうした機能は、ブームキックアウトと呼ばれている。
【０００７】
一方、図１（ｄ）に示すように、バケット用シリンダ６のボディには、近接スイッチ１５が設けられている。近接スイッチ１５の検出体の前面には、バケット５の回動作動と共に作動する検出体１６が配置される。バケット５が所定のデテント解除位置よりもダンプ方向側にあるときには、近接スイッチ１５の検出面の前面に検出体１６が在するため、近接スイッチ１５からはデテント機能を維持するための電流ｉ２が出力される。またバケット５が所定のデテント解除位置よりもチルト方向側にあるときには、近接スイッチ１５の検出面の前面から検出体１６が離れるため、近接スイッチ１５から出力されていた電流ｉ２はオフされる。
【０００８】
このため図１（ｂ）に示すように、オペレータが作業機用操作レバー７をチルト方向に操作すると、バケット５がデテント解除位置よりもダンプ方向側にある限りは、近接スイッチ１５から電流ｉ２が作業機用操作レバー７のバケットデテント部のソレノイド１７に加えられて、ソレノイド１７が付勢状態を維持し、スプールが作業機用操作レバー７を所定のチルト操作位置に固定する。これにより作業機用操作レバー７が所定のチルト位置に保持されたままバケット５がチルトする。そして、バケット５がデテント解除位置に達すると、近接スイッチ１５から出力されていた電流ｉ２がオフされ、ソレノイド１７が消勢されスプールが戻り作業機用操作レバー７が中立位置に戻され、デテント機能が解除される。こうした機能は、バケットポジショナと呼ばれている。
【０００９】
上述したブームキックアウト、バケットポジショナの機能は、ブームあるいはバケットが所定位置、姿勢に達したときにデテント機能を解除するものであり、掘削時、積み込み時の操作性を向上させるために備えられている。
【００１０】
また、下記特許文献１には、ブーム用シリンダのロッドの移動に応じてワイヤを巻き取る機構を設けて、ワイヤの巻き取り量をポテンショメータで検出することにより、シリンダストローク位置を計測するという発明が記載されている。
【００１１】
また、下記特許文献２には、リフトシリンダのロッドに磁石を設けるとともに、リフトシリンダのアウタチューブ外側にあってシリンダストローク方向の異なる２箇所にそれぞれ磁気センサを設け、各磁気センサの検出出力を比較して両検出出力の大きさの大小によって、シリンダストローク位置を計測するという発明が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−８３１０６号公報
【特許文献２】実公平４−４０４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したデテント解除位置は、オペレータの好みや、作業内容に応じて、変更する必要がたびたび生じる。たとえばホイールローダによって積荷が積み込まれるトラックの荷台の高さや、ホイールローダに取り付けられるバケットの寸法などによって、デテント解除位置を変更することがある。
【００１３】
しかし、デテント解除位置を再設定するには、近接スイッチ１２、１５の取り付け位置を微調整する作業を行わなければならず、その調整が煩雑かつ時間を要するという問題がある。
【００１４】
また、上記特許文献１は、ポテンショメータの検出信号をシリンダストローク位置として計測する技術を開示するに過ぎず、ポテンショメータの検出信号から所定のデテント位置に達したことを判断したり、そのデテント解除位置を変更する点に関しては特に記載されていない。
【００１５】
同様に、上記特許文献２は、各磁気センサの検出出力の大きさの大小によって、シリンダストローク位置を計測する技術を開示するに過ぎず、磁気センサの検出信号から所定のデテント位置に達したことを判断したり、そのデテント解除位置を変更する点に関しては特に記載されていない。
【００１６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、デテント解除位置を再設定するに際して、その調整を容易に短時間で行えるようにするとともに、近接スイッチの取り付け位置を微調整する場合と同様に広範囲で微調整できるようにすることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１発明は、
作業機械（１）のシリンダ（２００）のストローク位置を計測する作業機械におけるシリンダのストローク位置計測装置であって、
シリンダ（２００）に取り付けられ、磁気を媒体としてシリンダのストローク位置を検出するシリンダストロークセンサ（３００）と、
シリンダストロークセンサ（３００）の検出信号としきい値とを比較して比較結果を出力する演算処理部（４００）と、
しきい値の大きさを調整する入力操作が行われるしきい値調整部（５００）と
を備えたことを特徴とする。
【００１８】
第２発明は、第１発明において、
シリンダストローク位置が変化するに応じて、シリンダストロークセンサ（３００）の検出信号から、上に凸のピーク、下に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号が得られるように構成したことを特徴とする。
【００１９】
第３発明は、第１発明において、
シリンダストロークセンサ（３００）は、シリンダストロークの位置が変化する方向に、少なくとも２つ（３０１、３０２）配置され、各シリンダストロークセンサ（３０１、３０２）の検出信号を合成することで、上に凸のピーク、下に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号を得るように構成したことを特徴とする。
【００２０】
第１発明を図２、図３、図５を用いて説明する。
【００２１】
同図２、３に示すように、シリンダ２００には、磁気を媒体としてシリンダ２００のストローク位置Ｓｔを検出するシリンダストロークセンサ３００が設けられる。演算処理部４００では、シリンダストロークセンサ３００の検出信号Ｓとしきい値Ｔとが比較されて比較結果が出力される。たとえば、しきい値Ｔは、デテント解除位置に相当するシリンダストローク位置として設定される。しきい値調整部５００では、しきい値Ｔの大きさが調整される。図５（ｃ）に示すように、磁気を媒体としてシリンダストローク位置Ｓｔを検出するシリンダストロークセンサ３００にあっては、検出信号Ｓの山の幅が広く、広いストローク範囲ＳＡに渡ってしきい値Ｔの大きさを変更することができる。このためデテント解除位置の調整範囲を広くとることができる。つまり、デテント解除位置の調整範囲は、従来技術において近接スイッチの取り付け位置を微調整する場合と遜色なく広くとることができる。しかも、しきい値調整部５００でしきい値Ｔの大きさを調整する入力操作を行うだけで、デテント解除位置の再設定が行われ、従来技術のように、近接スイッチの取り付け位置を微調整する作業は行わなくて済むため、調整作業が容易に短時間で行われる。
【００２２】
第２発明によれば、図７（ｄ）に示すように、シリンダストローク位置Ｓｔが変化するに応じて、シリンダストロークセンサ検出信号から、上に凸のピーク、下に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号Ｓが得られるように構成される。
【００２３】
第３発明によれば、図３に示すように、シリンダストロークセンサ３００は、シリンダストローク位置Ｓｔが変化する方向に、少なくとも２つ（３０１、３０２）配置され、図７（ｄ）に示すように、各シリンダストロークセンサ３０１、３０２の検出信号Ｓ１、Ｓ２を合成することで、上に凸のピーク、下に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号Ｓが得られるように構成される。
【００２４】
第２発明、第３発明によれば、シリンダロッド２０２が伸び側、縮み側のいずれに移動したかの判断を、容易に、かつ他の方向判別手段を用いずとも行うことができる。しかも、第１発明と同様にデテント解除位置の再設定を広いストローク範囲ＳＡに渡って行うことができ、調整作業を容易に短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、実施例では、建設機械としてホイールローダを想定し、ホイールローダに搭載されるシリンダのストローク位置計測装置について説明する。
【００２６】
従来技術で説明したのと同様に、図１（ａ）に示すように、ホイールローダ１には、車体２の前部にブーム３をブーム上げ、ブーム下げ方向に作動させるためのブーム用シリンダ（リフトシリンダ）４、バケット５をチルト方向、ダンプ方向に作動させるためにバケット用シリンダ（ダンプシリンダ）６が設けられている。
【００２７】
図２は、実施例のシリンダのストローク位置計測装置の構成図を示している。
【００２８】
同図２に示すように、運転席に設けられた作業機用操作レバー７が中立位置から操作されると、その操作に応じて、ブーム用操作弁８、バケット用操作弁９が開弁し、ブーム用シリンダ４、バケット用シリンダ６に圧油が供給され、ブーム３、バケット５が作動する。
【００２９】
作業機用操作レバー７には、デテント機能が備えられている。デテント機能とは、作業機用操作レバー７を所定の操作ストローク位置で保持する機能のことである。
【００３０】
デテント機能を維持するか、解除するかの判断は、ブーム用シリンダ４、バケット用シリンダ６に設けられた磁力センサ３００から出力される信号Ｓによって行われる。
【００３１】
図３（ａ）は、上述のブーム用シリンダ４、バケット用シリンダ６として用いられるシリンダ２００と、シリンダストロークセンサとしての磁力センサ３００の位置関係を、シリンダ２００の縦断面図で示している。
【００３２】
同図３（ａ）に示すように、シリンダ２００の壁であるシリンダチューブ２５０には、ピストン２０１が摺動自在に設けられている。ピストン２０１には、ロッド２０２が取り付けられている。ロッド２０２は、シリンダヘッド２０３に摺動自在に設けられている。シリンダヘッド２０３とピストン２０１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２０４Ｈを構成する。ピストン２０１を介してシリンダヘッド側油室２０４Ｈとは反対側の油室がシリンダボトム側油室２０４Ｂを構成している。
【００３３】
シリンダチューブ２５０には、油圧ポート２０６Ｈ、２０６Ｂが形成されている。油圧ポート２０６Ｈを介して、シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｈから油圧ポート２０６Ｈを介して圧油が排出される。油圧ポート２０６Ｂを介して、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｂから油圧ポート２０６Ｂを介して圧油が排出される。
【００３４】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、シリンダボトム側油室２０４Ｂから圧油が排出されることによって、ロッド２０２が縮退し（縮み側に移動し）、あるいは、シリンダヘッド側油室２０４Ｈから圧油が排出され、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給されることによって、ロッド２０２が伸張する（伸び側に移動する）。すなわち、ロッド２０２は図中左右方向に直動する。
【００３５】
シリンダチューブ２５０の外部には、シリンダストロークセンサとしての磁力センサ３００が設けられている。
【００３６】
すなわち、ピストン２０１には、磁力線を生成する磁石３５０が設けられている。磁石３５０は、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けられている。なお、磁石３５０を、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に対して垂直な方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けてもよい。
【００３７】
磁力センサ３００は、ピストン２０１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３０１、３０２からなる。磁力センサ３０１、３０２は、磁石３５０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）Ｓを出力する。磁力センサ３０１、３０２は、既知の原点位置に設けられている。磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られる計測位置が、原点位置（基準位置）にリセットされる。  
また、後述するように、リセットセンサ３００から出力される信号Ｓによって、デテント機能を維持するか、解除するかの判断が行われる。
【００３８】
磁力センサ３０１、３０２としては、たとえばホールＩＣが使用される。
【００３９】
磁力センサ３０１、３０２は、ひさし３１０に装着されている。ひさし３１０は、磁力センサ３０１、３０２を覆う部材である。ひさし３１０は、バンド３２０に装着されている。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に固定されている。バンド３２０は、磁性材料によって構成されている。バンド３２０の材料としては、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００４０】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、つまりシリンダチューブ２５０の横断面図を示している。
【００４１】
バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定される。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外径に応じた断面半円弧状のバンド部材３２０Ａと、同じく断面半円弧状のバンド部材３２０Ｂとからなり、バンド部材３２０Ａと、バンド部材３２０Ｂとは、ボルト３２１によって締結され、締結されることによりシリンダチューブ２５０の外周に圧接される。一方のバンド部材３２０Ａには、ひさし３１０とひさし３１０を覆うカバー３９０が装着されている。このためシリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなくして、シリンダチューブ２５０の外周に磁力センサ３０１、３０２を固定することができる。また、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。すなわち、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施すことにすると、強度を保つために、チューブ自体を厚くしなければならないが、その必要はない。
【００４２】
また、バンド３２０のシリンダチューブ２５０への固定位置の変更が容易かつ簡単に行え、磁力センサ３０１、３０２を、シリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に、容易にかつ簡単に装着することができる。バンド３２０の径を変えるだけで、どのような大きさのシリンダにも共通の磁力センサ３００を取り付けることができるため、汎用性があり、低コスト化を図ることができる。
【００４３】
図４は、磁力センサ３０１、３０２と、ひさし３１０と、カバー３９０と、バンド３２０の構成の詳細を示している。
【００４４】
図４（ａ）は、図３（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図を拡大して示している。図４（ｂ）は、図３（ｂ）に対応するシリンダチューブ２５０の横断面図（図３（ａ）のＢ視）を拡大して示している。
【００４５】
同図４に示すように、磁石３５０は、ピストン２０１のシリンダヘッド側油室２０４Ｈに臨む面に、ホルダリング３５１によって固定されている。
【００４６】
ホルダリング３５１と磁石３５０をピストン２０１に共締めすることで、磁石３５０がピストン２０１に固定される。
【００４７】
ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、磁力センサ３０１、３０２を覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００４８】
ひさし３１０と磁力センサ３０１、３０２の配置は、図４（ａ）中左右対称であり同様な位置関係にあるので、一方の磁力センサ３０１を代表させて説明する。
【００４９】
ひさし３１０は、バンド部材３２０Ａに固定されている。
【００５０】
磁力センサ３０１は、ひさし３１０によって上面が覆われるようにひさし３１０に固定されている。また、磁力センサ３０１の底面はシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。
【００５１】
一方の磁力センサ３０１について説明したが、他方の磁力センサ３０２についても同様にして、ひさし３１０に装着されている。
【００５２】
ひさし３１０には、端子３１２を備えた端子台３１３が内蔵されている。そして、端子３１２、端子３１３を覆うように、ひさし３１０には、カバー３９０が装着されている。
【００５３】
ひさし３１０には、ハーネス３９９が挿通されるニップル３１４が接続されている。ニップル３１４は、ハーネス３９９が挿通される油圧ホース３９５に結合されている。油圧ホースを使用しているのは、ハーネス３９９を確実に保護し信頼性を高めるためである。磁力センサ３０１、３０２と、端子３１２とは、図示しない電気信号線によって接続される。更に端子３１２には、油圧ホース３９０、ニップル３１４の各挿通孔を介して、ハーネス３９９が接続される。このハーネス３９９は、コントローラ４００に接続されている。  コントローラ４００では、磁力センサ３０１、３０２の検出信号Ｓと、回転センサ１００の検出信号とが演算処理されて、ロッド２０２（ピストン２０１）のストローク位置が計測される。すなわち、回転センサ１００の検出結果からロッド２０２の位置が計測されるとともに、磁力線センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置が原点位置（基準位置）にリセットされる。
【００５４】
また、コントローラ４００では、磁力センサ３０１、３０２から出力される信号Ｓによって、デテント機能を維持するか、解除するかの判断が行われる。
【００５５】
（磁力センサの信号の第１例）
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロッド２０２のストローク位置Ｓｔと磁力センサ３０１、３０２の検出信号Ｓ（磁力若しくは出力電圧値）との関係を示している。図５（ａ）が、磁力センサ３０１の検出信号Ｓ１を示し、図５（ｂ）が磁力センサ３０２の検出信号Ｓ２を示し、図５（ｃ）が磁力センサ３０１の検出信号Ｓ１と磁力センサ３０２の検出信号Ｓ２とを加算し合成した検出信号Ｓを示している。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロッド２０２の伸び側から縮み側に移動する様子を模式的に示している。ロッド２０２が図６（ａ）から図６（ｂ）を経て図６（ｃ）に移動するにつれて、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の横軸を図中右側（縮み側）に移動するものとする。
【００５６】
本実施例では、磁石３５０に最も近づいたときに図５（ａ）中、上に凸の正極性のピーク信号を出力する磁力センサ３０１と、磁石３５０に最も近づいたときに図５（ｂ）中、下に凸の負極性、つまり磁力センサ３０１に対して逆極性となるピーク信号を出力する磁力センサ３０２が使用される。
【００５７】
このように２つの磁力センサ３０１、３０２からそれぞれ検出信号Ｓ１、Ｓ２を出力させ、図５（ｃ）に示すように各検出信号Ｓ１、Ｓ２を合成、つまり両者を加算し平均すると、ロッド２０２が伸び側から縮み側に移動にするにつれて、上に凸のピーク、下に凸のピークを連続して出力する特性、あるいはロッド２０２が縮み側から伸び側に移動にするにつれて、下に凸のピーク、上に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号Ｓ（＝（Ｓ１＋Ｓ２）／２）が得られる。
【００５８】
なお、本明細書において、上に凸のピーク、下に凸のピークとはそれぞれ、信号Ｓのベースレベルよりも正極性側のピーク、信号Ｓのベースレベルよりも負極性側のピークのことである。
【００５９】
（磁力センサの信号の第２例）
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロッド２０２のストローク位置Ｓｔと磁力センサ３０１、３０２の検出信号Ｓ（磁力若しくは出力電圧値）との関係を示している。図７（ａ）が、磁力センサ３０１の検出信号Ｓ１を示し、図７（ｂ）が磁力センサ３０２の検出信号Ｓ２を示し、図７（ｃ）が磁力センサ３０１の検出信号Ｓ１から磁力センサ３０２の検出信号Ｓ２を減算した検出信号Ｓを示している。ロッド２０２が図６（ｃ）から図６（ｂ）を経て図６（ａ）に移動するにつれて、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の横軸を図中右側（伸び側）に移動するものとする。
【００６０】
本実施例では、磁石３５０に最も近づいたときに図７（ａ）中、上に凸の正極性のピーク信号を出力する磁力センサ３０１と、磁力センサ３０２が磁石３５０に最も近づいたときに図７（ｂ）中、上に凸の正極性のピーク信号を出力し、磁石３５０が磁力センサ３０１の場所に最も近づいたときに下に凸の負極性のピーク信号を出力する磁力センサ３０２が使用される。
【００６１】
このように２つの磁力センサ３０１、３０２からそれぞれ検出信号Ｓ１、Ｓ２を出力させ、図７（ｃ）に示すように検出信号Ｓ１、Ｓ２を合成、つまり検出信号Ｓ１から検出信号Ｓ２を減算し平均すると、ロッド２０２が縮み側から伸び側に移動にするにつれて、下に凸のピーク、上に凸のピークを連続して出力する特性の検出信号Ｓ（＝（Ｓ１−Ｓ２）／２）が得られる。
【００６２】
コントローラ４００では、磁力センサ３００の検出信号Ｓとしきい値Ｔとが比較されて比較結果が出力される。しきい値Ｔは、デテント解除位置に相当するシリンダストローク位置として設定される。
【００６３】
図２に示すように、しきい値調整部としてのモニタ装置５００は、ホイールローダ１のキャブ（運転室）内に設けられている。
【００６４】
モニタ装置５００は、モニタ画面５０１と、しきい値調整用操作子５０２とを含んで構成される。しきい値調整用操作子５０２が操作されると、操作量に応じてしきい値Ｔの大きさが変化し、それに応じてデテント解除位置に相当するシリンダストローク位置Ｓｔが変化する。しきい値調整用操作子５０２の操作に応じてしきい値Ｔ、デテント解除位置が変更される様子は、モニタ画面５０１上に表示される。オペレータは、モニタ画面５０１の表示内容をみながら、しきい値調整用操作子５０２を操作することで、容易かつ正確に、所望するデテント解除位置を設定することができる。
【００６５】
図５（ｃ）あるいは図７（ｃ）に示すように、磁気を媒体としてシリンダストローク位置Ｓｔを検出する磁力センサ３００にあっては、検出信号Ｓのピークの山の幅が広く（ブロードであり）、広いストローク範囲ＳＡに渡ってしきい値Ｔの大きさを変更することができる。たとえばストローク範囲ＳＡで±３０ｍｍの幅でしきい値Ｔを調整することができる。なお、デテント解除位置を、この調整範囲を超えて調整したい場合には、磁力センサ３００の取り付け位置を変更すればよい。
【００６６】
（第１のアルゴリズム）
図８は、上述の「磁力センサの信号の第２例」（図７）を想定して、コントローラ４００で行われるアルゴリズムをフローチャートにて示したものである。
【００６７】
以下、同図８を併せ参照してコントローラ４００で行われる処理について説明する。
【００６８】
この第１のアルゴリズムでは、ロッド２０２が移動する方向が伸び側であるのか縮み側であるのかが判別されることを前提としている。たとえば、作業機用操作レバー７に設けられたポテンショメータあるいはブーム用操作弁８、バケット用操作弁９に対する油圧信号（ｐｐｃ圧）を利用して、その方向判別を行うことができる。また、図７（ｃ）に示すように、上に凸のピーク側に、デテント解除位置に相当するしきい値Ｔが設定されるとともに、下に凸のピークにしきい値Ａが設定される。このしきい値Ａは、しきい値Ｔと異なり、固定的なものとして予め設定されているものとする。
【００６９】
この第１のアルゴリズムでは、ロッド２０２が移動する方向の判別がなされるため、図７（ｃ）に示すように、しきい値調整幅ＳＡは、しきい値Ａが設定されたストローク位置から、上に凸のピークの頂点付近までの幅となる。
【００７０】
コントローラ４００は、まず、ロッド２０２の移動方向が伸び側であるか否かを判別する（ステップ１０１）。この結果、ロッド２０２の移動方向が伸び側であると判断された場合には（ステップ１０１の判断ＹＥＳ）、つぎに、現在の検出信号Ｓがしきい値Ａ以下であるか否かを判別する（ステップ１０２）。この結果、ロッド２０２の移動方向が伸び側であり、かつ現在の検出信号Ｓがしきい値Ａ以下であると判断された場合には、図７（ｃ）において、下に凸のピークを縮み側から伸び側に向けて超えつつあるものと判断して、つぎに、しきい値Ｔに達したかを判別すべく、ロッド２０２の移動方向が伸び側であるか否かを判別する（ステップ１０３）。この結果、ロッド２０２の移動方向が伸び側であると判断された場合には（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）、つぎに、現在の検出信号Ｓがしきい値Ｔに達したか否かを判別する（ステップ１０４）。この結果、ロッド２０２の移動方向が伸び側であり、かつ現在の検出信号Ｓがしきい値Ｔに達したと判断された場合には、シリンダストローク位置Ｓｔがデテント解除位置に達したものと判断し、デテント機能を解除するための処理を行う（ステップ１０５）。
【００７１】
コントローラ４００は、ブーム３の高さが所定のデテント解除位置よりも下、つまりブーム用シリンダ４が伸び側にストローク中にあって検出信号Ｓがしきい値Ｔより小さいときには、デテント機能を維持するための電流ｉ１を出力する。またブーム３の高さが所定のデテント解除位置以上、つまりブーム用シリンダ４が伸び側にストローク中にあって検出信号Ｓがしきい値Ｔ以上になると、デテント解除処理として電流ｉ１をオフする（ステップ１０５）。
【００７２】
このためオペレータが作業機用操作レバー７をブーム上げ方向に操作して、図８に示す処理において、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達していない場合には、ブーム３の高さがデテント解除位置よりも下にある場合であるため、コントローラ４００から電流ｉ１が作業機用操作レバー７のブームデテント部のソレノイド１４に加えられる。これによりソレノイド１４は付勢状態を維持し、スプールが作業機用操作レバー７を所定のブーム上げ操作位置に固定する。これにより作業機用操作レバー７が所定のブーム上げ位置に保持されたままブーム３が上昇することになる。そして、作業機用操作レバー７を更にブーム上げ方向に操作して、図８に示す処理において、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達すると、ブーム３の高さがデテント解除位置に達した場合であるため、コントローラ４００は電流ｉ１をオフして、ソレノイド１４が消勢される。これによりスプールが戻り作業機用操作レバー７が中立位置に戻され、デテント機能が解除される（ブームキックアウト）。
【００７３】
バケットポジショナについても同様である。
【００７４】
オペレータが作業機用操作レバー７をバケットチルト方向に操作して図８に示す処理において、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達していない場合には、バケット５が所定のデテント解除位置よりもダンプ方向側にある場合であるため、コントローラ４００からはデテント機能を維持するための電流ｉ２が出力される。またバケット５の高さが所定のデテント解除位置よりもチルト方向側にあるときには、コントローラ４００から出力されていた電流ｉ２はオフされる。
【００７５】
このため、オペレータが作業機用操作レバー７をチルト方向に操作すると、図８に示す処理において、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達していない場合であるため、コントローラ４００から電流ｉ２が作業機用操作レバー７のバケットデテント部のソレノイド１７に加えられて、ソレノイド１７が付勢状態を維持し、スプールが作業機用操作レバー７を所定のチルト操作位置に固定する。これにより作業機用操作レバー７が所定のチルト位置に保持されたままバケット５がチルトする。そして、作業機用操作レバー７を更にバケットチルト方向に操作して、図８に示す処理において、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達すると、バケット５がデテント解除位置に達した場合であるため、コントローラ４００から出力されていた電流ｉ２がオフされ、ソレノイド１７が消勢されスプールが戻り作業機用操作レバー７が中立位置に戻され、デテント機能が解除される（バケットポジショナ）。
【００７６】
以上のように本実施例によれば、磁力センサ３００の検出信号Ｓに対してしきい値Ｔを設定することでデテント解除位置を設定するようにしたので、しきい値Ｔを設定できるストローク範囲ＳＡを広くとることができ、これによりデテント解除位置の調整範囲を広くとることができる。つまり、デテント解除位置の調整範囲は、従来技術において近接スイッチの取り付け位置を微調整する場合と遜色なく広くとることができる。しかも、モニタ装置５００のモニタ画面５０１を見ながらしきい値調整用操作子５０２を操作してしきい値Ｔの大きさを設定するだけで、デテント解除位置の再設定が行われるため、従来技術のように、近接スイッチの取り付け位置を微調整する作業は行わなくて済む。このため、調整作業を容易に短時間で行うことができる。
【００７７】
（第２のアルゴリズム）
上述の第１のアルゴリズムでは、シリンダロッド２０２が伸び側、縮み側のいずれに移動したかの判断を行うようにしている。しかし、図７（ｄ）に示すように、しきい値Ｔをベースレベルよりも正極性側に設定するようにすれば、ロッド２０２が移動する方向の判別は不要である。この第２のアルゴリズムでは、しきい値調整幅ＳＡは、ベースレベルに相当するストローク位置から、上に凸のピークの頂点付近までの幅となる。
【００７８】
第２のアルゴリズムは図９に例示される。
【００７９】
すなわち、コントローラ４００は、まず、現在の検出信号Ｓがしきい値Ａ以下であるか否かを判別する（ステップ２０１）。この結果、現在の検出信号Ｓがしきい値Ａ以下であると判断された場合には、図７（ｄ）において、下に凸のピークを縮み側から伸び側に向けてしきい値Ｔに達したかを判別すべく、現在の検出信号Ｓがしきい値Ｔに達したか否かを判別する（ステップ２０２）。この結果、現在の検出信号Ｓがしきい値Ｔに達したと判断された場合には、シリンダストローク位置Ｓｔがデテント解除位置に達したものと判断し、デテント解除処理を行う（ステップ１０３）。
【００８０】
コントローラ４００は、上述したように、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達していないときには、デテント機能を維持するための電流ｉ１を出力し、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達すると、デテント機能を解除するために電流ｉ１をオフする。あるいは、コントローラ４００は、上述したように、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達していないときには、デテント機能を維持するための電流ｉ２を出力し、検出信号Ｓがしきい値Ｔに達すると、デテント機能を解除するために電流ｉ２をオフする。
【００８１】
以上のように本実施例によれば、シリンダロッド２０２が伸び側、縮み側のいずれに移動したかの判断を、容易に、かつ他の方向判別手段を用いずとも行うことができる。しかも、第１のアルゴリズムで説明したのと同様にデテント解除位置の再設定を広いストーク範囲ＳＡに渡って行うことができ、調整作業を容易に短時間で行うことができる。
【００８２】
上述の説明では、ロッド２０２が伸び側に移動した場合に、デテント機能を解除するようにしているが、作業機の構成によっては、ロッド２０２が縮み側に移動した場合に、デテント機能を解除してもよい。この場合、図７（ｅ）に示すように、上に凸のピーク側にしきい値Ａを設定し、下に凸のピーク側にしきい値Ｔを設定すればよい。この場合、第１のアルゴリズムを適用するには、図８における第１のアルゴリズムにおいて、ステップ１０１の判断を「ロッド２０２が縮み側に移動？」とし、ステップ１０３の判断を、「ロッド２０２が縮み側に移動？」とすればよい。
【００８３】
上述では、「磁力センサの信号の第２例」（図７）を想定して説明したが、第１のアルゴリズム、第２のアルゴリズムは、「磁力センサの信号の第１例」にも同様に適用することができる。
【００８４】
すなわち、図５（ｃ）に示すように、下に凸のピークにしきい値Ａを設定するとともに、上に凸のピーク側に、しきい値Ａが設定されたストローク位置から、上に凸のピークの頂点付近までの幅のストローク範囲ＳＡで、デテント解除位置に相当するしきい値Ｔを設定した上で、図８に示す第１のアルゴリズムを実施すればよい。
【００８５】
また、図５（ｄ）に示すように、下に凸のピークにしきい値Ａを設定するとともに、上に凸のピーク側に、ベースレベルに相当するストローク位置から、上に凸のピークの頂点付近までの幅のストローク範囲ＳＡで、デテント解除位置に相当するしきい値Ｔを設定した上で、図９に示す第２のアルゴリズムを実施すればよい。
【００８６】
ロッド２０２が縮み側に移動した場合に、デテント機能を解除したい場合には、図５（ｅ）に示すように、上に凸のピーク側にしきい値Ａを設定し、下に凸のピーク側にしきい値Ｔを設定すればよい。この場合、第１のアルゴリズムを適用するには、図８における第１のアルゴリズムにおいて、ステップ１０１の判断を「ロッド２０２の移動方向が縮み側である？」とし、ステップ１０３の判断を、「ロッド２０２の移動方向が縮み側である？」とすればよい。
【００８７】
以上の実施例は、図３に示すように、磁力センサ３００が、シリンダストローク位置Ｓｔが変化する方向に、少なくとも２つ（３０１、３０２）配置された場合を前提としている。
【００８８】
しかし、シリンダ２００に１つの磁力センサ３００を設け、１つの磁力センサ３００から出力される検出信号Ｓに基づいて、同様の処理を行うことができる。
【００８９】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、１つの磁力センサ３００から出力される検出信号Ｓを例示している。
【００９０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、図７（ｂ）の検出信号Ｓ２と同様に、１つの磁力センサから下に凸のピーク、上に凸のピークが連続して出力される特性の検出信号Ｓを示している。図１０（ａ）に示すように、１つの磁力センサ３００から出力される検出信号Ｓのうち、ロッド縮み側のピークにしきい値Ａを設定するとともに、ロッド伸び側のピークにしきい値Ｔを設定して、ロッド２０２が伸び側に移動した場合にデテント機能を解除する処理を行うことができる。また、図１０（ｂ）に示すように、１つの磁力センサ３００から出力される検出信号Ｓのうち、ロッド縮み側のピークにしきい値Ｔを設定するとともに、ロッド伸び側のピークにしきい値Ａを設定して、ロッド２０２が縮み側に移動した場合にデテント機能を解除する処理を行うことができる。
【００９１】
図１０（ｃ）、（ｄ）は、図５（ａ）あるいは図７（ａ）の検出信号Ｓ１と同様、上に凸のピークのみをもつ特性の検出信号Ｓを示している。図１０（ｃ）に示すように、１つの磁力センサ３００から出力される検出信号Ｓの上に凸のピークにしきい値Ｔを設定して、ロッド２０２が伸び側に移動した場合にデテント機能を解除する処理を行うことができる。また、図１０（ｄ）に示すように、１つの磁力センサ３００から出力される検出信号Ｓの上に凸のピークにしきい値Ｔを設定して、ロッド２０２が縮み側に移動した場合にデテント機能を解除する処理を行うことができる。なお、図５（ｂ）の検出信号Ｓ２のように、下に凸のピークをもつ特性の検出信号についても同様にしきい値を設定して同様の処理を行うことができる。
【００９２】
なお、上述の各実施例では、検出媒体は磁石（磁力）であることを前提に説明したが、検出媒体は必ずしも磁石（磁力）である必要はなく、広いストローク範囲ＳＡにわたってブロードなピークをもつ検出信号を出力し得る検出媒体であればよい。たとえば検出媒体を超音波とし、超音波センサで超音波を検出する場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、ホイールローダの構成を説明する図である。
【図２】図２は、実施例のシリンダのストローク位置計測装置の構成図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、シリンダの縦断面図、横断面図をそれぞれ示した図である。
【図４】図４（ａ）は、図３（ａ）に対応するシリンダチューブの縦断面図を拡大して示した図で、図４（ｂ）は、図３（ｂ）に対応するシリンダチューブの横断面図（図３（ａ）のＡ視）を拡大して示した図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、実施例の磁力センサから出力される検出信号を例示した図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、シリンダのロッドの動きを模式的に示した図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、実施例の磁力センサから出力される検出信号を例示した図である。
【図８】図８は、実施例の第１のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図９】図９は、実施例の第２のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、磁力センサから出力される検出信号を例示した図である。
【符号の説明】
【００９４】
２００  シリンダ、３００（３０１、３０２）  磁力センサ（シリンダストロークセンサ）、４００  コントローラ（演算処理部）、５００  モニタ装置（しきい値調整部）
【図１】
2007333628.tif 000003
【図２】
2007333628.tif 000004
【図３】
2007333628.tif 000005
【図４】
2007333628.tif 000006
【図５】
2007333628.tif 000007
【図６】
2007333628.tif 000008
【図７】
2007333628.tif 000009
【図８】
2007333628.tif 000010
【図９】
2007333628.tif 000011
【図１０】
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