(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と、一体に設けられた連結部材を介して前記第１の部材が回動自在に連結される第２の部材と、前記連結部材に固定されるケースに入力軸の回転角度を検出するセンサ部を内蔵する角度センサと、前記第１の部材の回動に連動して前記入力軸を回転駆動するように前記第１の部材と前記入力軸を連結する伝達部材とを備える建設機械の作業装置において、
（ａ）前記連結部材の軸方向端面に凹部を形成してその凹部に前記ケースを配設するとともに、
（ｂ）前記ケースの外周面と前記凹部の内周面との間をシールして前記凹部内を密封するシール部材を設けたことを特徴とする建設機械の作業装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業装置において、
前記入力軸の軸方向に貫通する孔を前記シール部材に設け、前記センサ部からのケーブルをこの孔を介して凹部の外部に引き出すようにしたことを特徴とする建設機械の作業装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧ショベルのブームとアームのように互いに回動可能に連結された部材間の相対回動角を計測する角度センサを有する建設機械の作業装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した角度センサを有する建設機械の作業装置は、例えば、実開平３−１０６４０６号公報に開示されている。従来の装置では、ピンを介して互いに回動可能に連結されるブームとアームとの間の相対角度は、ブーム側面に取り付けられた角度センサにより検出される。角度センサは入力軸と入力軸の回転角度を検出するセンサ部とそれらを収容するケースとから構成され、入力軸はレバーによってアームに連結されている。アームがピンに関して回動されると、アームの回転に連動するレバーによって入力軸が回動される。この入力軸の回転角度はセンサ部により検出され、その検出値に基づいてアームの相対角度が求められる。そして、センサ部で検出された検出信号はハーネス等の接続ケーブルにより油圧ショベルのコントローラに送信される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、角度センサには保護カバーが設けられることがあるが、保護カバーには上述したレバーが貫通する孔が設けられるなどするため内部の角度センサに対する防水性が不完全となり、角度センサの接続ケーブル取り出し部分等から本体内部に水等が侵入して故障の原因となるおそれがあった。
【０００４】
本発明の目的は、角度センサの防水性向上を図った建設機械の作業装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１および図２に対応付けて説明する。
（１）請求項１の発明は、第１の部材４と、一体に設けられた連結部材２２を介して第１の部材４が回動自在に連結される第２の部材３と、連結部材２２に固定されるケース２１ａに入力軸２１ｂの回転角度を検出するセンサ部２１ｃを内蔵する角度センサ２１と、第１の部材４の回動に連動して入力軸２１ｂを回転駆動するように第１の部材４と入力軸２１ｂを連結する伝達部材２３とを備える建設機械の作業装置に適用され、（ａ）連結部材２２の軸方向端面に凹部２２ａを形成してその凹部２２ａにケース２１ａを配設するとともに、（ｂ）ケース２１ａの外周面２１７と凹部２２ａの内周面２２１との間をシールして凹部内を密封するシール部材２８を設けたことにより上述の目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の作業装置において、入力軸２１ｂの軸方向に貫通する孔２８ｃをシール部材２８に設け、センサ部２１ｃからのケーブル２１６をこの孔２８ｃを介して凹部２２ａの外部に引き出すようにした。
【０００６】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図９を参照して本発明の実施の形態を説明する。図９は油圧ショベルの概略構成を示す図であり、下部走行体１に旋回機構を介して上部旋回体２が設けられている。上部旋回体２にはブーム３，アーム４，バケット５によって構成されるフロント作業装置６が設けられる。ブーム３，アーム４，バケット５は各々ピン１２，２２，３２に関して回動可能に連結されている。
【０００８】
図１は本発明による作業装置における角度センサの取付状態を説明する図であり、図９のＩ−Ｉ線に沿った要部断面図である。上述したようにブーム３とアーム４はフロント用ピン（以下、フロントピンと呼ぶ）により互いに回動可能に連結されている。フロントピン２２はブーム３に固定されており、このフロントピン２２にアーム４が回動自在に連結される。フロントピン２２の端面にはその軸心と同軸に断面形状が円形の凹部２２ａが形成され、この凹部２２ａに角度センサ２１が収納される。角度センサ２１はケース２１ａと入力軸２１ｂとセンサ部２１ｃとを有し、この入力軸２１ｂがフロントピン２２の端面から突出するようにケース２１ａが凹部２２ａに収納される。
【０００９】
ケース２１ａの端面にはフランジ２１８が突設されており、ボルト２５を用いてフランジ２１８をフロントピン２２の端面２２ｂに固定することによって角度センサ２１がフロントピン２２に取り付けられる。２６は入力軸２１ｂを土砂や岩石の衝突等から保護する保護カバーであり、上述のボルト２５により角度センサ２１と一体にフロントピン２２に取り付けられる。
【００１０】
フロントピン２２の端面から突出する入力軸２１ｂにはレバー２３の一方の端部が連結され、レバー２３の他方の端部はブラケット２７によってアーム４に固定される。そのため、アーム４の角度を変えると、すなわちフロントピン２２を支点としてアーム４を回動すると、アーム４に固定されたレバー２３によって角度センサ２１の入力軸２１ｂが回転駆動される。
【００１１】
凹部２２ａはフロントピン２２と同軸となるように形成するのが検出精度上好ましいが、凹部２２ａに配設された角度センサ２１の入力軸２１ｂとフロントピン２２との同軸度が許容される精度が保証される範囲内であれば、凹部２２ａはフロントピン２２と厳密に同軸となっていなくても良い。
【００１２】
図２は角度センサ２１の詳細を示す断面図である。入力軸２１ｂは軸受２１２を介してケース２１ａに取り付けられる。軸受２１２の図示上部には、ケース内に水、油あるいは泥などの侵入を防止するシール２１３が設けられている。２１４は入力軸に固定されて入力軸と一体で回転する抵抗体であり、抵抗体２１４と対向する位置にはワイパ２１５が配設されている。上述したセンサ部２１ｃは、抵抗体２１４とワイパ２１５とで構成される。レバー２３により入力軸２１ｂが回転駆動されると抵抗体２１４が回転し、抵抗体２１４とワイパ２１５との相対位置が変化して抵抗体２１４の出力電圧が変化する。この出力電圧変化はワイパ２１５に接続されたケーブル２１６によって油圧ショベルのコントローラ２９に伝達され、ブーム３に対するアーム４の角度変化が算出される。
【００１３】
ケース２１ａにはシール部材２８が設けられ、凹部２２ａの側壁面２２１とケース２１ａの側面２１７との間をシールしている。その結果、センサ部２１ｃである抵抗体２１４やワイパ２１５が納められているケース２１ａ底部、すなわち凹部２２ａの底部分への水等の侵入を防止することができる。なお、入力軸２１ｂ部分からの水の侵入は、シール２１３によってほぼ防止することができる。
【００１４】
ケーブル２１６はケース２１ａ内部およびシール部材２８を貫通してフランジ２１８からセンサ外部へ引き出され、コントローラ２９に接続される。図３は図２に示したシール部材２８の詳細を示す図であり，（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。シール部材２８はＯリング部２８ａとケーブル貫通部２８ｂとから成り、一体で成形される。ケーブル貫通部２８ｂにはケーブル２１６が貫通する孔２８ｃが形成されている。
【００１５】
図４はシール部材２８が装着されたケース２１ａを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は溝部分を詳細に示す断面図である。ケース２１ａは略円筒状に形成され、その内部にシール２１３の収容部２１１ａと、軸受２１２の収容部２１１ｂ，２１１ｃと、抵抗体２１４の収容部２１１ｄと、ワイパ２１５の収容部２１１ｅがそれぞれ形成されている。ケース２１ａには、シール部材２８のＯリング部２８ａが配設されるＯリング溝４１と、ケーブル貫通部２８ｂとケーブル２１６が配設される溝４０が形成される。溝４０はケース２１ａの側面側では軸方向に、フランジ２１８の下面ではケース２１ａの径方向（図４（ｂ）の左右方向）にそれぞれ形成される。
【００１６】
ケーブル２１６はケース２１ａの底部分から溝４０に沿って配設され、ケーブル貫通部２８ｂの孔２８ｃを貫通して上方に引き出される。ケーブル２１６と孔２８ｃの隙間はモールド材等により密封される。このように、シール部材２８でシールするとともにケーブル２１６をシール部材２８の孔２８ｃを貫通させ、ケーブル２１６と孔２８ｃの隙間にモールド材を施すことにより、抵抗体２１４等の防水を図ることができる。
【００１７】
また、図３に示したようにＯリング部２８ａとケーブル貫通部２８ｂとを一体で成形したシール部材２８に代えて、図５に示すようにケーブル２１６が貫通する孔３０ａを形成した部材３０をケース２１ａに配設し、その外側にＯリングをシール部材として用いる構成としても良い。図５（ｂ）はケース２１ａに装着された部材３０の断面を示す図である。ケース２１ａは図４に示したものと同様の形状を有し、部材３０は溝４０に配設される。部材３０はゴム等の弾性材から成り、部材３０と溝４０との接触部分は面３０ｃ，３０ｄ，３０ｅによりシールされ、Ｏリングとのシール面３０ｂは円弧状断面となっている。また、孔３０ａとケーブル２１６との隙間はモールド材等により密封される。なお、シール面３０ｂの断面形状は、通常のＯリング溝のように矩形でも良い。
【００１８】
図６はケース２１ａの他の例を示す図であり、シール部材としては通常のＯリングを用いる。図６において、（ａ）はケース２１ａの正面図、（ｂ）はケース２１ａを底部方向から見た図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。ケース２１ａの内側に形成される各収容部２１１ａ〜２１１ｅは図４に示したケース２１ａと同様のものである。Ｏリング溝５０を挟んだ上下位置に軸方向の溝５１がそれぞれ形成され、これら上下の溝５１を連通する孔５２がＯリング溝５０の内側を通るように形成されている。なお、図示上側の溝５１はケース２１ａの側面だけではなく、フランジ２１８の下面部分にも形成される。ケーブル２１６は二点鎖線で示すように下方の溝５１から孔５２を介して上方の溝５１へと配設され、フランジ２１８から引き出された後に図２に示すようにコントローラ２９に接続される。
【００１９】
図７は他のシール方法を説明する図であり、（ａ）はシール部材が装着されたケース２１ａの斜視図、（ｂ）はシール溝部分を詳細に示す部分断面図である。ケース２１ａは図４に示したものと同一であり、溝４０内にケーブル２１６を配設した後、溝４０のＯリングが掛かる部分に樹脂等のモールド材６０を充填する。このようにモールド材６０を充填することによりＯリングよりも図示下方部分（抵抗体２１４等のセンサ部２１ｃが配設される部分）の防水が図られる。
【００２０】
図８はさらに他のシール方法を示す図である。図８に示すシール方法では、断面形状が矩形のシール材８０（角リング）を本体部２１ａの周囲に装着し、ケーブル２１６はシール材８０に形成された孔８０ａを貫通させる。図８において（ａ）は凹部２２ａ内に収納されたケース２１ａのシール構造を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。この場合、ケース２１ａの底部から引き出されたケーブル２１６はケース２１６の側面に沿って上方に配設され、フランジ２１８の下面に形成された径方向の溝７０を通って凹部２２ａの外部に取り出される。孔８０ａとケーブル２１６との隙間はモールド材によって密封される。この例では、入力軸２１ｂの軸心がフロントピン２２の軸心とずれないように、図示しない芯出し部材を設ける必要がある。
【００２１】
なお、上述した実施の形態では、ブーム３とアーム４との相対角度を検出する角度センサについて説明したが、油圧ショベルの上部旋回体１とブーム３との相対角度であるブーム角度や、アーム４とバケット５との相対角度であるバケット角度を検出する角度センサ、あるいは、各種クレーンのブームやジブなどの角度を検出する角度センサ、多関節作業機の多関節アームの角度検出センサ等にも本発明を適用することができる。
【００２２】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、アーム４は第１の部材を、ブーム３は第２の部材を、フロントピン２２は連結部材を、レバー２３は伝達部材をそれぞれ構成する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、連結部材に設けられた凹部に角度センサのケースを配設し、ケース外周面と凹部内周面との間をシール部材でシールすることによってケースが収納された凹部内を密封しているので、角度センサの防水性の向上を容易に図ることができる。また、請求項２の発明のように、センサ部からのケーブルをシール部材に設けた孔を通して外部に取り出すことにより、ケーブル部分の防水性を確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による作業装置における角度センサの取付状態を説明する断面図。
【図２】図１に示す角度センサ２１の詳細を示す断面図。
【図３】シール部材２８の詳細を示す図であり，（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図４】シール部材２８が装着されたケース２１ａを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は溝部分を詳細に示す断面図。
【図５】部材３０を説明する図であり、（ａ）は部材３０の平面図、（ｂ）はケース２１ａに装着された部材３０の断面を示す図。
【図６】ケース２１ａの他の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はケース２１ａを底部方向から見た図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図。
【図７】他のシール方法を説明する図であり、（ａ）はシール部材が装着されたケース２１ａの斜視図、（ｂ）はシール溝部分を詳細に示す部分断面図。
【図８】シール部材８０を説明する図であり、（ａ）は凹部２２ａ内に収納された本体部２１ａのシール構造を示す図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図。
【図９】油圧ショベルの概略構成を示す図。
【符号の説明】
３  ブーム
４  アーム
２１  角度センサ
２１ａ  ケース
２１ｂ  入力軸
２１ｃ  センサ部
２２  フロントピン
２２ａ  凹部
２３  レバー
２８，８０  シール部材
２１８  フランジ
【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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