(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、
前記第１の部材により回転駆動される入力軸および前記入力軸の回転角度を検出するセンサ部を前記連結部材に固定されるケースに内蔵し、前記第２の部材に対する前記第１の部材の回転角度を検出する角度センサとを備える建設機械の作業装置において、
前記連結部材の軸方向端面に凹部を形成して、前記入力軸が前記凹部の外側を向くように少なくとも前記ケースの全てを前記凹部内に配設し、
前記センサ部からの接続ケーブルを前記凹部の外部へ引き出すための通路を前記ケースに形成し、前記接続ケーブルを前記通路を介して前記凹部の外部に引き出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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、角度センサはブームの側面に設けられてブーム側面より突出しているため、作業時の土砂等の衝突や周囲の物との干渉が生じやすかった。また、これらの衝突等から角度センサを保護するために、大きな保護カバーが必要であった。
【０００４】
本発明の目的は、ブーム等に設けられている角度センサの突出量を小さくして周囲との干渉を抑え、角度センサの保護カバーを小さくすることができる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に対応付けて説明すると、本発明は、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、第１の部材４により回転駆動される入力軸２１ｂおよび入力軸２１ｂの回転角度を検出するセンサ部２１ｃを連結部材２２に固定されるケース２１ａに内蔵し、第２の部材３に対する第１の部材４の回転角度を検出する角度センサ２１とを備える建設機械の作業装置６に適用され、連結部材２２の軸方向端面に凹部２２ａを形成して、入力軸２１ｂが凹部２２ａの外側を向くように少なくともケース２１ａの全てを凹部２２ａ内に配設し、センサ部２１ｃからの接続ケーブル２１６を凹部２２ａの外部へ引き出すための通路４１，４２をケース２１ａに形成し、接続ケーブル２１６を通路４１，４２を介して凹部２２ａの外部に引き出したことにより上述の目的を達成する。
【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６を参照して本発明を建設機械としての油圧ショベルに適用した場合の実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図４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４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はボルト２４によりブーム３に固定され、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、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、その状態でボルト２６によりフロントピン２２に固定される。
【０００９】
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。
【００１０】
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の他方の端部はボルト２５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】
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２１ｂに固定されて入力軸２１ｂ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に接続されたハーネス２１６によって油圧ショベルのコントローラ２９に送られ、コントローラ２９においてブーム３に対するアーム４の角度変化が算出される。ケース２１ａの側面にはＯリング等のシール材２１７が設けられ、水などが凹部２２ａの底部分へ侵入するのを防止している。
【００１２】
ハーネス２１６はケース２１ａの底部分からケース２１ａに形成された通路（後述する溝４１および孔４２）を介して凹部２２ａ外へ取り出され、コントローラ２９に接続される。図３はケース２１ａを示す図であり、（ａ）はケース２１ａの正面図、（ｂ）は（ａ）のケース２１ａを図示下方から見た図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ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の外周にはＯリング溝４０が凹設されている。そして、Ｏリング溝４０を挟んだ上下位置に軸方向の溝４１がそれぞれ形成され、これら上下の溝４１を連通する孔４２がＯリング溝４０の内側を通るように形成されている。ハーネス２１６は二点鎖線で示すように下方の溝４１から孔４２を介して上方の溝４１へと通され、図２に示すようにコントローラ２９に接続される。
【００１３】
このように、本実施の形態では、フロントピン２２の軸方向端面に形成された凹部２２ａの内部に角度センサ２１のケース２１ａを配設するようにしたので、角度センサ２１のブーム側面からの突出量が小さくなり、作業中に土砂や石等が角度センサ２１に衝突するのを低減することができる。
【００１４】
−第２の実施の形態−
図５は本発明の第２の実施の形態を説明する図であり、角度センサ２１を保護する保護カバー３０を設けた。図５において（ａ）はブーム側方から見た図であり、（ｂ）は断面図である。保護カバー３０はボルト２６によりピン２２の端面に取り付けられ、ブーム３側方から見ると角度センサ２１のケース２１ａおよび入力軸２１ｂの全体を覆う形状になっている。このように保護カバー３０を設けることにより、土砂等がブーム３側方から角度センサ２１に衝突するのを防止することができる。もちろん、凹部２２ａに泥などが堆積しないように保護カバーを設けても良い。本実施の形態においてもケース２１ａの全体を凹部２２ａ内に収納し、入力軸２１ｂのみをピン端面２２ｂから側方（図示上方）に突出するようにしたので、保護カバー３０の突出量ｈを従来より小さくすることができる。
【００１５】
−第３の実施の形態−
図６は本発明の第２の実施の形態を説明する図であり、入力軸２１ｂを含めた角度センサ２１全体をピン２２の凹部２２ａ内に収納した場合を示す。このように角度センサ２１全体を凹部２２ａ内に収納すると、ブーム側方にはレバー２３のみが突出するだけとなり、角度センサ２１を保護するための保護カバーを省略することが可能となる。
【００１６】
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。
【００１７】
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、フロント作業装置６は作業装置をそれぞれ構成する。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、連結部材の軸方向端面に凹部を形成して少なくとも角度センサのケース全体をその凹部内に配設したため、連結部材の軸方向端面からの角度センサの突出量を低減することが可能となり、作業中に土砂などが落下して角度センサへ衝突するのを低減することができる。また、保護カバーを設ける場合には、保護カバーの突出量そのものも小さくできる。特に、角度センサ全体を完全に凹部内に収納した場合には、土砂等が角度センサに非常に衝突し難くなり保護カバーを省略することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による作業装置の第１の実施の形態を示す図であり、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の詳細を示す図。
【図３】図２に示すケース２１ａを詳細に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のケース２１ａを図示下方から見た図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図４】油圧ショベルの概略構成を示す図。
【図５】本発明による作業装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は角度センサをブーム側方より見た図、（ｂ）は断面図。
【図６】角度センサ２１全体を凹部２２ａ内に収納した場合を示す図。
【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
２２  フロントピン
２２ａ  凹部
２３  レバー
３０  保護カバー
【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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