JP2006220179A - シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダ装置のロッドが特定の位置に達したことを簡単な構造で検出でき、また装置を障害物との接触等から保護できるようにする。
【解決手段】 アームシリンダ１１のロッド１３に保護カバー１４の先端側を取付け、保護カバー１４の基端側は、チューブ１２に設けたガイド１５によってスライド可能に案内する。また、保護カバー１４にはカム１６を設け、チューブ１２にはリミットスイッチ１９を設ける。そして、ロッド１３が伸張側，縮小側のストロークエンドの近傍まで達したときには、リミットスイッチ１９がカム１６の段部１７Ａ，１７Ｂに接触して切換わるように、スイッチの取付位置を調整する。これにより、保護カバー１４によってチューブ１２、ロッド１３及びリミットスイッチ１９を保護しつつ、保護カバー１４を利用してストロークエンドの検出構造を簡略化することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば建設機械の作業装置等に好適に用いられるシリンダ装置に関する。

一般に、シリンダ装置は、チューブと該チューブから伸縮可能に突出するロッドとによって構成され、例えば油圧ショベルの作業装置等に搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１８３３８号公報

この種の従来技術によるシリンダ装置として、油圧ショベルのアームシリンダを例にあげて述べると、このアームシリンダは、ブームに取付けられたチューブと、アームに取付けられ、該チューブから伸縮するロッドとによって構成されている。

ここで、油圧ショベルを用いて掘削作業等を行うときには、アームシリンダをストロークエンドの近傍に保持した状態で作業装置を使用すると、伸び切ったアームシリンダに過大な負荷が加わったり、作業装置を車体側に折畳んだときにバケット等の作業具が車体に接触することがあるため、このような状態での作業はできるだけ避けるのが好ましい。

このため、特許文献１に記載された従来技術では、例えばロッドの伸縮状態を検出するストロークセンサをアームシリンダに設け、オペレータがアームシリンダをストロークエンドの位置で使用すると、この状態をストロークセンサによって検出し、作業を禁止するようにしている。この場合、ストロークセンサは、例えばチューブの外周側に取付けられ、チューブ内で摺動するピストンの位置を磁気的手段等によって非接触状態で検出するものである。

また、他の従来技術として、チューブ及びロッドに棒状体をそれぞれ設け、これらの棒状体に取付けた磁石を互いに近接，離間させる構成としたシリンダ装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２０１００８号公報

この特許文献２の場合、２個のうち一方の磁石は、ケーブル、レバー等と連結されており、ロッドが伸縮して所定の位置に達したときには、他方の磁石との間に生じる磁力によってケーブルを引張ることにより、レバーを回動させて報知動作を行うように構成されている。

ところで、上述した特許文献１の従来技術では、チューブの外周側にストロークセンサを設ける構成としている。この場合、ストロークセンサは、アームシリンダの外周側に取付けられているため、例えば周囲の障害物等と接触したり、風雨に晒されることによって故障し易くなり、耐久性を高めるのが難しいという問題がある。

一方、特許文献２の従来技術では、ロッドの位置を検出する検出構造として、２本の棒状体、２個の磁石、ケーブル、レバー等を設ける必要がある。このため、検出構造に関連した部品点数が増加し、装置が複雑化して信頼性が低下するという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、簡単な構造によってロッドが特定の位置まで突出したことを確実に検出でき、検出手段を異物との接触等から保護できると共に、部品点数とコストを抑えつつ、耐久性や信頼性を向上できるようにした建設機械のシリンダ装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、チューブと該チューブから伸縮可能に突出するロッドとを備えてなるシリンダ装置に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記ロッドがチューブから外部に突出したときの突出部位の長さよりも長尺に形成され先端側が前記ロッドの突出端に固定された長尺部材と、前記チューブの先端側に設けられ該長尺部材を移動可能に案内するガイドと、前記ロッドの突出長さを検出するために該ガイドの近傍に位置して前記長尺部材に設けられた被検出手段と、前記チューブに設けられ該被検出手段によって前記ロッドが特定の位置まで突出したことを検出する検出手段とを備えてなる構成を採用している。

また、請求項２の発明によると、前記長尺部材は、前記チューブとロッドとを取囲んで長さ方向に延びる保護カバーとして構成している。

また、請求項３の発明によると、前記被検出手段は、前記長尺部材の長さ方向に沿って設けられた被検出体、または前記長尺部材の長さ方向の１箇所または複数箇所に設けられた被検出体として構成している。

さらに、請求項４の発明によると、前記チューブにはクランプ部材を用いて前記検出手段を取付ける構成とし、該クランプ部材には前記検出手段の取付位置を前記チューブの軸方向または径方向に調整する調整手段を設ける構成としている。

請求項１の発明によれば、ロッドがチューブから伸縮するときには、ロッドに固定された長尺部材をチューブに沿って移動させつつ、この長尺部材をガイドによって案内することができ、長尺部材の動作を安定させることができる。また、長尺部材に被検出手段を配置し、チューブには、被検出手段に対して特定の位置関係となるように検出手段を配置することができる。

そして、検出手段は、ロッドが伸縮するときに、被検出手段によってロッドが特定の位置まで突出したことを確実に検出でき、この検出結果に応じて例えば報知器を作動させたり、シリンダ装置を停止させることができる。従って、例えばロッドがストロークエンドの近傍まで突出したことを検出する構成とした場合には、シリンダ装置がストロークエンドの近傍で使用されることによって過大な負荷を受けたり、シリンダ装置によって駆動される構造物等が許容範囲を超えた位置で作動するのを防止することができる。

また、長尺部材を用いることにより、検出手段を長尺部材の近傍に配置できるので、例えば長尺部材によって検出手段を障害物等との接触から保護したり、検出手段が風雨に晒されるのを防止でき、シリンダ装置の耐久性を高めることができる。また、多数の部品からなる複雑な検出構造を用いる必要がないので、部品点数を抑えてコストダウンを図ることができる。

また、請求項２の発明によれば、保護カバーによってチューブ及びロッドを覆うことができ、これらの部材を障害物等との接触から保護することができる。また、保護カバーによって検出手段も保護することができ、シリンダ装置の本体だけでなく、ロッドの位置を検出する構造も信頼性を高めることができる。さらに、保護カバーに被検出手段を配置できるので、チューブ、ロッド及び検出手段を保護する部品と被検出手段を配置する部品とを共通化でき、装置全体の部品点数を減らして構造を簡略化することができる。

また、請求項３の発明によれば、例えば長尺部材の長さ方向に沿って被検出体を配置したり、長さ方向の特定位置に１個または複数個の被検出体を配置することができる。これにより、検出手段は、被検出体の位置等に応じてロッドが特定の位置まで突出したことを検出することができる。

さらに、請求項４の発明によれば、例えば検出手段により検出される特定の位置を変更したい場合には、調整手段によって検出手段の取付位置をチューブの軸方向に調整することができ、この調整作業を簡単に行うことができる。これにより、例えばロッドが所望の位置まで伸張した状態を容易に検出でき、シリンダ装置の使用環境等に応じて検出すべきロッドの突出位置を適切に設定することができる。

また、例えば長尺部材等の部品精度のばらつきによって検出手段と被検出手段との距離に誤差が生じた場合には、調整手段によって検出手段の取付位置をチューブの径方向に調整することができ、この調整作業を容易に行うことができる。これにより、シリンダ装置を組立てるときの作業性や使用時のメンテナンス性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態による建設機械のシリンダ装置について、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、図１ないし図９は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、一例としてシリンダ装置を油圧ショベルのアームシリンダに適用した場合を例に挙げて述べる。

図中、１は本実施の形態に適用される建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載され、支持構造体をなす旋回フレーム３Ａにキャブ、カウンタウェイト等が設けられた上部旋回体３と、該上部旋回体３の旋回フレーム３Ａに俯仰動可能に設けられ、土砂等の掘削作業を行う作業装置４とによって大略構成されている。

そして、作業装置４は、基端側が旋回フレーム３Ａに俯仰動可能に取付けられたブーム５と、該ブーム５の先端側に俯仰動可能に取付けられたアーム６と、該アーム６の先端側に回動可能に取付けられたバケット７と、旋回フレーム３Ａとブーム５との間に伸縮可能に設けられ、ブーム５を俯仰動させるブームシリンダ８と、アーム６とバケット７との間に伸縮可能に設けられ、バケット７を回動させるバケットシリンダ９と、後述のアームシリンダ１１とによって構成されている。

１１はブーム５とアーム６との間に伸縮可能に設けられたシリンダ装置としてのアームシリンダ１１を示し、該アームシリンダ１１は、アーム６をブーム５に対して俯仰動させるもので、図３ないし図６に示す如く、後述のチューブ１２、ロッド１３、保護カバー１４、ガイド１５、カム１６、クランプ部材１８、リミットスイッチ１９によって大略構成されている。

１２はブーム５の上面側に配置されたチューブで、該チューブ１２の基端側には取付アイ１２Ａが設けられ、この取付アイ１２Ａは、図２に示す如く、ブーム５の上面側に回動可能に取付けられている。

１３はチューブ１２から伸縮可能に突出するロッドで、該ロッド１３の突出端側には取付アイ１３Ａが設けられ、この取付アイ１３Ａは、アーム６の基端側に回動可能に取付けられている。また、取付アイ１３Ａには、後述の保護カバー１４を取付けるカバー取付部１３Ｂがロッド１３の径方向に突設されている。

そして、アームシリンダ１１は、上部旋回体３に搭載された油圧ポンプ（図示せず）等からチューブ１２内に圧油が給排されることにより、ロッド１３の基端側に設けられたピストン（図示せず）がチューブ１２内で摺動変位する。これにより、ロッド１３は、予め定められたストロークの範囲内でチューブ１２に対して伸張または縮小し、アーム６を俯仰動させる構成となっている。

１４はチューブ１２とロッド１３とにわたって設けられた長尺部材としての保護カバーで、該保護カバー１４は、チューブ１２、ロッド１３と、後述のリミットスイッチ１９とを覆う位置に取付けられ、これらの部材を周囲の障害物等から保護するものである。

ここで、保護カバー１４は、図３、図４、図８に示す如く、例えば鋼板、樹脂板等により略コ字状の横断面形状を有する細長い箱状体として形成され、ロッド１３がチューブ１２から最も突出したときの突出部位の長さよりも長尺に形成されている。そして、保護カバー１４は、チューブ１２とロッド１３とを上側から覆う平板状の天板１４Ａと、該天板１４Ａの幅方向両側からブーム５に向けてほぼ直角に屈曲し、チューブ１２とロッド１３とを側方から覆う左，右の側板１４Ｂとによって構成されている。

また、保護カバー１４の天板１４Ａは、先端側がねじ止め等の手段によってロッド１３のカバー取付部１３Ｂに固定されている。また、保護カバー１４の基端側はチューブ１２の外周側に沿って配置され、後述のガイド１５によってチューブ１２の長さ方向に移動可能（スライド可能）に案内される。

そして、保護カバー１４は、ロッド１３がチューブ１２内に縮小しているときに、チューブ１２を取囲む位置でその長さ方向に延びている。また、ロッド１３がチューブ１２から伸張するときには、図８に示す如く、保護カバー１４がチューブ１２に沿って長さ方向にスライドし、ロッド１３のほぼ全長とチューブ１２の一部とは、保護カバー１４によって覆われた状態に保持される。

この場合、天板１４Ａの内側面には、図３、図４に示す如く、保護カバー１４のほぼ全長にわたって延びる１組の案内レール１４Ｃ，１４Ｃが左，右方向に間隔をもって固着されている。これらの案内レール１４Ｃは、例えばＬ字状の横断面形状を有する細長い金属片等からなり、ロッド１３が伸縮するときには、ガイド１５と協働して保護カバー１４をチューブ１２の長さ方向に案内する。また、天板１４Ａの内側面には、各案内レール１４Ｃの間に位置して後述のカム１６が設けられている。

１５は例えばチューブ１２の先端側の近傍に設けられたガイドで、該ガイド１５は、ロッド１３と一緒に移動する保護カバー１４をチューブ１２の長さ方向に案内するものである。ここで、ガイド１５は、図４に示す如く、例えば略半円弧状の金属板等によって形成されチューブ１２を径方向外側から取囲む２個のバンド１５Ａと、該各バンド１５Ａをリング状に締結してチューブ１２の外周側に取付ける複数の締結ボルト１５Ｂと、各バンド１５Ａのうち一方のバンドに突設された脚部１５Ｃと、該脚部１５Ｃの先端側に設けられた平板状の横板１５Ｄと、該横板１５Ｄの左，右両側にそれぞれ設けられた例えば２個の摺動体１５Ｅ，１５Ｅとによって構成されている。

この場合、各バンド１５Ａは、締結ボルト１５Ｂによってチューブ１２を径方向外側から締付けた状態で当該チューブ１２の外周側に固定されている。また、脚部１５Ｃは、バンド１５Ａから保護カバー１４の各案内レール１４Ｃの間に向けてチューブ１２の径方向に突出している。さらに、横板１５Ｄは、脚部１５Ｃの先端から左，右の案内レール１４Ｃに向けて両側に突出し、その両端側には、例えば樹脂材料等からなる摺動体１５Ｅがそれぞれ取付けられている。

そして、各摺動体１５Ｅは、案内レール１４Ｃと天板１４Ａとの間に摺動可能に嵌合され、保護カバー１４の基端側をチューブ１２に対して径方向に位置決めしつつ、この基端側をチューブ１２の軸方向にスライド可能に支持している。この場合、横板１５Ｄと摺動体１５Ｅとは、図３に示す如く、脚部１５Ｃの位置からチューブ１２の先端側外周までチューブ１２の軸方向に延びているので、十分な軸方向長さをもって保護カバー１４を安定的に支持することができる。

１６はロッド１３の突出長さを検出するために保護カバー１４の天板１４Ａに沿って設けられた被検出手段としてのカムで、該カム１６は、図５、図６に示す如く、例えば細長い突起状の被検出体として形成され、保護カバー１４の長さ方向に沿って延びると共に、天板１４Ａからチューブ１２に向けて一定の寸法で突出している。

そして、カム１６の一端側は、図８、図９に示す如く、保護カバー１４の天板１４Ａとの間に段差を形成する段部１７Ａとなり、この段部１７Ａは、ロッド１３がチューブ１２から伸張して特定の位置（本実施の形態では、例えば伸張側のストロークエンド）に達したときに、後述のリミットスイッチ１９によって検出される構成となっている。

また、１６の他端側は、図３、図６に示す如く、ロッド１３がチューブ１２内に縮小することによって縮小側のストロークエンドに達したときに、リミットスイッチ１９によって検出される段部１７Ｂとなっている。

１８はチューブ１２に設けられた調整手段としてのクランプ部材で、該クランプ部材１８は、チューブ１２の外周側にリミットスイッチ１９を支持し、このリミットスイッチ１９の取付位置をチューブ１２の軸方向及び径方向に調整可能とするものである。

ここで、クランプ部材１８は、図５、図６に示す如く、ガイド１５とほぼ同様に構成されたバンド１８Ａ、締結ボルト１８Ｂ、脚部１８Ｃと、該脚部１８Ｃの先端側に配置され、リミットスイッチ１９が固定される台座部１８Ｄと、脚部１８Ｃの先端側に設けられ、チューブ１２の径方向に延びた複数の長穴１８Ｅと、該各長穴１８Ｅ内にそれぞれ挿通され、台座部１８Ｄを脚部１８Ｃの先端側に締着する複数の取付ねじ１８Ｆとによって構成されている。

そして、２個のバンド１８Ａは、各締結ボルト１８Ｂによってリング状に締結されることにより、チューブ１２を径方向外側から締付けた状態で当該チューブ１２の外周側に取付けられている。従って、各締結ボルト１８Ｂを緩めたときには、バンド１８Ａがチューブ１２の外周側で緩んだ状態となり、これによってリミットスイッチ１９の取付位置をチューブ１２の軸方向に調整することができる。

また、脚部１８Ｃは、各バンド１８Ａのうち一方のバンドから保護カバー１４の天板１４Ａに向けてチューブ１２の径方向に突出し、その突出端側には、長穴１８Ｅ内に挿通された取付ねじ１８Ｆを用いて台座部１８Ｄが取付けられている。このため、取付ねじ１８Ｆを緩めて長穴１８Ｅの長さ方向に移動させることにより、台座部１８Ｄ（リミットスイッチ１９）の取付位置をチューブ１２の軸方向に調整することができる。

この場合、クランプ部材１８は、ガイド１５よりもチューブ１２の基端側に近い位置に配置されている。これにより、例えば軸方向に長尺なガイド１５を用いた状態でも、このガイド１５よりもチューブ１２の基端側に近い位置にクランプ部材１８の配置スペースを容易に確保でき、またクランプ部材１８の軸方向位置を調整可能な寸法範囲も十分に広くとることができる。

１９はチューブ１２の外周側にクランプ部材１８を用いて設けられた検出手段としてのリミットスイッチを示し、該リミットスイッチ１９は、例えば２位置切換型の開，閉スイッチ等によって構成され、ロッド１３が伸張してストロークエンドの近傍に達したことを検出するものである。

ここで、リミットスイッチ１９は、図３、図８に示す如く、ロッド１３が伸張側のストロークエンドの近傍まで達したときに、カム１６の一方の段部１７Ａと近接し、ロッド１３が縮小側のストロークエンドの近傍まで達したときに、他方の段部１７Ｂと近接するような所定の位置に配設されている。

また、リミットスイッチ１９は、クランプ部材１８の台座部１８Ｄに固定されたケーシング１９Ａと、該ケーシング１９Ａに回動可能に支持され、回動角に応じてリミットスイッチ１９の開，閉状態が切換わるスイッチレバー１９Ｂと、該スイッチレバー１９Ｂの先端側に回転可能に設けられ、保護カバー１４の天板１４Ａまたは段部１７Ａ，１７Ｂに接触しつつ転動するローラ１９Ｃと、スイッチレバー１９Ｂを天板１４Ａに向けて常に押付ける押付ばね（図示せず）とによって構成されている。

そして、ロッド１３が伸張側及び縮小側のストロークエンドから離れた中間の位置で伸縮するときには、ローラ１９Ｃが保護カバー１４のカム１６に乗上げた状態で、このカム１６に沿って転動する。これにより、スイッチレバー１９Ｂは、カム１６によって一定の回動角に保持され、リミットスイッチ１９は、例えば開成状態となっている。

一方、ロッド１３が伸張側のストロークエンドの近傍に達したときには、図８、図９に示す如く、ローラ１９Ｃが段部１７Ａの位置でカム１６から外れ、保護カバー１４の天板１４Ａに接触するようになる。このとき、リミットスイッチ１９は、スイッチレバー１９Ｂが前記押付ばねによって回動されることにより、例えば閉成位置に切換えられる。

また、ロッド１３が縮小側のストロークエンドの近傍に達したときには、図３、図６に示す如く、ローラ１９Ｃが段部１７Ｂの位置でカム１６から外れ、保護カバー１４の天板１４Ａに接触することにより、リミットスイッチ１９が閉成位置に切換えられる。

このように、リミットスイッチ１９は、カム１６の段部１７Ａ，１７Ｂが近接（接触）することによって、ロッド１３がストロークエンドの近傍に達したことを検出することができる。従って、段部１７Ａ，１７Ｂを検出したときには、例えば油圧ショベル１のキャブ内に配置された報知器（図示せず）等にリミットスイッチ１９を用いて通電し、この報知器を作動させることにより、ロッド１３が許容限度まで伸張または縮小したことを車両のオペレータ等に報知することができる。

本実施の形態に係るシリンダ装置として代表的に例示されたアームシリンダ１１は上述の如き構成を有するもので、次に、油圧ショベル１の作動について説明する。

まず、油圧ショベルの運転時には、キャブ内に搭乗したオペレータの運転操作に応じてブームシリンダ８、アームシリンダ１１、バケットシリンダ９を伸縮させ、ブーム５とアーム６とを俯仰動させたり、バケット７を回動させることにより、作業装置４を用いて土砂等の掘削作業を行うことができる。

この場合、掘削作業時には、例えば周囲の障害物、土砂等がロッド１３やリミットスイッチ１９に接触するのを保護カバー１４によって防止することができる。これにより、ロッド１３の外周面やリミットスイッチ１９の可動部等を異物との接触から保護でき、アームシリンダ１１の耐久性を高めることができる。

また、掘削作業時には、例えば作業装置４を折畳んだ姿勢とするときに、オペレータがアームシリンダ１１のロッド１３をストロークエンドの近傍まで伸張させることがあり、この状態で作業を行うと、伸び切ったアームシリンダ１１に過大な負荷が加わったり、作業装置を車体側に折畳んだときにバケット７等が車体に接触することがある。

しかし、ロッド１３を伸張側のストロークエンドの近傍まで伸ばしたときには、この状態がカム１６の段部１７Ａとリミットスイッチ１９とによって検出され、キャブ内の報知器が作動するため、オペレータは、報知器の作動が停止する位置までロッド１３を縮小した状態で作業を行うことができる。

これとほぼ同様に、ロッド１３を縮小側のストロークエンドの近傍まで縮めたときには、この状態がカム１６の段部１７Ｂとリミットスイッチ１９とによって検出されるので、オペレータが縮小側のストロークエンドで作業を行うのも防止することができる。

次に、リミットスイッチ１９により検出されるストロークエンド位置の調整作業について説明する。

この場合、油圧ショベル１の使用時には、例えばバケット７を含めて寸法、形状の異なる各種の作業具をアーム６の先端側に取付けたり、作業内容に応じて作業装置４に加わる負荷の大きさが異なることがあり、このような使用条件によっては、リミットスイッチ１９によって検出されるストロークエンドの位置を変更したい場合がある。

上記のような理由でストロークの調整を行うときには、図７に示す如く、まずクランプ部材１８の締結ボルト１８Ｂを緩めることにより、リミットスイッチ１９をクランプ部材１８と一緒にチューブ１２の軸方向に移動させる。そして、所望の位置で締結ボルト１８Ｂを再び締付けることにより、リミットスイッチ１９の取付位置を軸方向に対して容易に調整することができる。

次に、カム１６とリミットスイッチ１９との間の隙間の調整作業について述べる。この場合、アームシリンダ１１の組立時等には、例えば保護カバー１４、クランプ部材１８等の部品に寸法、形状のばらつきが存在すると、カム１６とリミットスイッチ１９とが所定の位置関係に対して近接し過ぎたり、離れ過ぎた状態となることがある。

このような理由でリミットスイッチ１９の取付位置を調整するときには、まずクランプ部材１８の取付ねじ１８Ｆを緩めることにより、リミットスイッチ１９を台座部１８Ｄと一緒にチューブ１２の径方向に移動させ、カム１６に対して近接または離間させる。そして、所望の位置で取付ねじ１８Ｆを再び締付けることにより、リミットスイッチ１９の取付位置を径方向に対して容易に調整することができる。

かくして、本実施の形態によれば、保護カバー１４の先端側をロッド１３に取付けると共に基端側をチューブ１２に設けたガイド１５によってスライド可能に案内し、保護カバー１４にはカム１６を設け、チューブ１２にはリミットスイッチ１９を設ける構成としている。これにより、ロッド１３がチューブ１２から伸縮するときには、ロッド１３に固定された保護カバー１４をガイド１５によりチューブ１２の長さ方向に沿ってスムーズに案内でき、保護カバー１４のスライド動作を安定させることができる。

そして、ロッド１３が伸縮するときには、カム１６の段部１７Ａ，１７Ｂがリミットスイッチ１９のローラ１９Ｃに接触することによってロッド１３が伸張側または縮小側のストロークエンドの近傍に達したことを確実に検出でき、この検出結果に応じて例えば報知器を作動させたり、作業装置４を停止させることができる。この結果、例えばアームシリンダ１１がストロークエンドの近傍で使用されることによって過大な負荷を受けたり、バケット７等が許容範囲を超えて車体に近接し過ぎるのを防止することができる。

この場合、保護カバー１４を設けることにより、チューブ１２、ロッド１３及びリミットスイッチ１９を保護カバー１４によって覆うことができ、チューブ１２とロッド１３とを保護できるだけでなく、リミットスイッチ１９を障害物等との接触から保護したり、リミットスイッチ１９が風雨に晒されるのを確実に防止することができる。従って、カム１６、リミットスイッチ１９等を用いたストロークエンドの検出構造を含めて、アームシリンダ１１全体の耐久性や信頼性を高めることができる。

また、保護カバー１４にカム１６を配置できるので、チューブ１２、ロッド１３及びリミットスイッチ１９を保護する部品とカム１６を配置する部品とを保護カバー１４として共通化することができる。これにより、装置全体の部品点数を減らして構造を簡略化でき、コストダウンを図ることができる。

また、ストロークエンドの検出構造として、カム１６とリミットスイッチ１９とを用いたので、ロッド１３がストロークエンドの近傍に達したときには、カム１６の段部１７Ａ，１７Ｂがリミットスイッチ１９と接触して切換わるように、当該リミットスイッチ１９を予め適切な位置に配設しておくことができる。これにより、高価な検出構造等を用いなくても、保護カバー１４を利用した簡単な構造によりストロークエンドを確実に検出することができる。

さらに、リミットスイッチ１９は、チューブ１２の軸方向及び径方向に取付位置の調整が可能となったクランプ部材１８を用いてチューブ１２に取付けたので、例えばリミットスイッチ１９により検出されるストロークエンドの位置を変更したい場合には、クランプ部材１８によってリミットスイッチ１９の取付位置をチューブ１２の軸方向に調整でき、この調整作業を締結ボルト１８Ｂを緩めるだけで容易に行うことができる。

一方、カム１６とリミットスイッチ１９との間の隙間を調整したい場合には、クランプ部材１８によってリミットスイッチ１９の取付位置をチューブ１２の径方向に調整し、リミットスイッチ１９をカム１６に近接または離間する方向に変位させることができ、この調整作業を取付ねじ１８Ｆを緩めるだけで容易に行うことができる。これにより、アームシリンダ１１を組立てるときの作業性や使用時のメンテナンス性を高めることができる。

次に、図１０は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ストロークエンドの近傍に対応する位置に突起を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

２１はシリンダ装置としてのアームシリンダで、該アームシリンダ２１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、チューブ１２、ロッド１３、ガイド１５、クランプ部材１８、リミットスイッチ１９と、長尺部材としての保護カバー２２とを有し、保護カバー２２は、天板２２Ａ、側板２２Ｂ、案内レール２２Ｃ等によって構成されている。

しかし、天板２２Ａには、第１の実施の形態のカム１６に代えて例えば２箇所の短尺な突起２３，２４が設けられ、これらの突起２３，２４は、天板２２Ａからチューブ１２に向けて突出した被検出手段（被検出体）を構成している。

この場合、ロッド１３が伸張側と縮小側のストロークエンドから離れた中間の位置で伸縮するときには、リミットスイッチ１９のローラ１９Ｃが天板２２Ａに接触した状態となる。また、ロッド１３が伸張側のストロークエンドの近傍に達したときには、ローラ１９Ｃが突起２３に乗上げることによってリミットスイッチ１９の開，閉状態が切換えられ、ロッド１３が許容限度まで伸張したことを検出できる構成となっている。

一方、ロッド１３が縮小側のストロークエンドの近傍に達したときには、ローラ１９Ｃが突起２４に乗上げることによってリミットスイッチ１９の開，閉状態が切換えられるので、伸張側と縮小側のストロークエンドを検出することができる。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、保護カバー２２に短尺な突起２３，２４を設けるだけでよいから、保護カバー２２の形状を簡素化することができ、その軽量化を促進して材料を節約することができる。

次に、図１１は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、検出手段として非接触式のセンサを用いる構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

３１はシリンダ装置としてのアームシリンダで、該アームシリンダ３１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、チューブ１２、ロッド１３、ガイド１５、クランプ部材１８と、長尺部材としての保護カバー３２と、後述の磁性突起３３，３４、磁気センサ３５とによって大略構成されている。そして、保護カバー３２は、天板３２Ａ、側板３２Ｂ、案内レール３２Ｃ等によって構成されている。

３３，３４は保護カバー３２の天板３２Ａに設けられた例えば２箇所の被検出手段としての磁性突起で、これらの磁性突起３３，３４は、例えば磁性材料からなる被検出体として形成され、前記第２の実施の形態とほぼ同様に、天板３２Ａからチューブ１２に向けて突出している。

３５はチューブ１２の外周側にクランプ部材１８を用いて設けられた非接触式の検出手段としての磁気センサを示し、該磁気センサ３５は、例えば磁気抵抗素子、ホール素子等の検出部を有し、この検出部を通過する磁界の変化を検出するものである。この場合、磁気センサ３５は、ロッド１３がストロークエンドから離れた位置で伸縮するときに、保護カバー３２の天板３２Ａと対面している。

また、ロッド１３が伸張側のストロークエンドの近傍に達したときには、一方の磁性突起３３が磁気センサ３５と対面することにより、これらの間を通過する磁界が変化する。また、ロッド１３が縮小側のストロークエンドの近傍に達したときには、他方の磁性突起３４が磁気センサ３５と対面することにより、これらの間を通過する磁界が変化する。そして、磁気センサ３５は、これらの磁界の変化によってロッド１３が許容限度まで伸張または縮小したことを検出する構成となっている。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、非接触式の磁気センサ３５によってロッド１３がストロークエンドの近傍に達したことを検出できるので、アームシリンダ３１を長期間にわたって使用する場合でも、磁性突起３３，３４や磁気センサ３５の接触による変形、磨耗等を防止することができる。

また、例えば保護カバー３２の歪み等により磁性突起３３，３４と磁気センサ３５との間の隙間が若干変動したとしても、これらは直接接触していないので、検出動作を安定的に行うことができ、耐久性を高めることができる。

なお、前記各実施の形態では、長尺部材として、保護カバー１４，２２，３２を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す変形例のように構成してもよい。この場合、アームシリンダ１１′は、第１の実施の形態の保護カバー１４に代えて、例えば板状、棒状の材料等からなる長尺部材４１を有し、この長尺部材４１には、第１の実施の実施の形態とほぼ同様に、左，右の案内レール４１Ａと、段部（図示せず）を有するカム４２とが設けられている。そして、長尺部材４１は、先端側がロッド１３に固定され、基端側がガイド１５によってスライド可能に案内される。

また、実施の形態では、保護カバー１４，２２，３２にカム１６、突起２３，２４、磁性突起３３，３４を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、保護カバーには、例えば凹部、凹溝、穴等を含めた各種の凹凸形状によって段部を設け、この段部をリミットスイッチ１９や磁気センサ３５によって検出する構成としてもよい。

また、第２の実施の形態では、保護カバー２２に２箇所の突起２３，２４を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば単一の被検出体を設けたり、３箇所以上の被検出体を保護カバーの長さ方向に離間させて配置する構成としてもよい。

また、第３の実施の形態では、非接触式の検出手段として、磁気センサ３５を用いる構成とした。しかし、本発明の検出手段は磁気センサに限らず、例えば段部等の被検出手段を光学的に検出する光学センサ、被検出手段を超音波によって検出する超音波センサ等を用いる構成としてもよい。

さらに、実施の形態では、リミットスイッチ１９または磁気センサ３５によってロッド１３の伸張側及び縮小側のストロークエンドをそれぞれ検出する構成とした。しかし、本発明はストロークエンドに限らず、検出手段により検出する特定の位置を必要に応じて自由に設定できるものである。

一方、実施の形態では、油圧ショベル１のアームシリンダ１１，１１′，２１，３１に適用する場合を例に挙げて述べた。しかし、本発明はアームシリンダに限らず、例えば油圧ショベル１のブームシリンダ８、バケットシリンダ９等に適用してもよく、さらには油圧ショベル１に限らず、例えば油圧クレーン、リフトトラック等を含めて他の建設機械にも広く適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態によるシリンダ装置が適用される油圧ショベルを示す正面図である。 図１中のアームシリンダの近傍を拡大して示す要部拡大図である。 図２中のアームシリンダを縮小側のストロークエンドにある状態で一部破断して示す正面図である。 図３中の矢示IV−IV方向からみたアームシリンダの拡大断面図である。 図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみたアームシリンダの拡大断面図である。 リミットスイッチ等を拡大して示す図３中の要部拡大図である。 リミットスイッチの取付位置をクランプ部材によって調整する状態を示す要部拡大図である。 アームシリンダが伸張側のストロークエンドの近傍まで伸張した状態を一部破断して示す正面図である。 リミットスイッチが切換えられた状態を拡大して示す図８中の要部拡大図である。 本発明の第２の実施の形態による油圧ショベルのアームシリンダを縮小側のストロークエンドにある状態で一部破断して示す正面図である。 本発明の第３の実施の形態による油圧ショベルのアームシリンダを一部破断して示す正面図である。 本発明の変形例による油圧ショベルのアームシリンダを図５と同様位置からみた拡大断面図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル（建設機械）
１１，１１′，２１，３１ アームシリンダ（シリンダ装置）
１２ チューブ
１３ ロッド
１４，２２，３２ 保護カバー（長尺部材）
１４Ａ，２２Ａ，３２Ａ 天板
１４Ｂ，２２Ｂ，３２Ｂ 側板
１４Ｃ，２２Ｃ，３２Ｃ 案内レール
１５ ガイド
１６，４２ カム（被検出手段）
１７Ａ，１７Ｂ 段部
１８ クランプ部材（調整手段）
１８Ａ バンド
１８Ｂ 締結ボルト
１８Ｃ 脚部
１８Ｄ 台座部
１８Ｅ 長穴
１８Ｆ 取付ねじ
１９ リミットスイッチ（検出手段）
２３，２４ 突起（被検出手段）
３３，３４ 磁性突起（被検出手段）
３５ 磁気センサ（検出手段）
４１ 長尺部材

Claims (4)

1. チューブと該チューブから伸縮可能に突出するロッドとを備えてなるシリンダ装置において、前記ロッドがチューブから外部に突出したときの突出部位の長さよりも長尺に形成され先端側が前記ロッドの突出端に固定された長尺部材と、前記チューブの先端側に設けられ該長尺部材を移動可能に案内するガイドと、前記ロッドの突出長さを検出するために該ガイドの近傍に位置して前記長尺部材に設けられた被検出手段と、前記チューブに設けられ該被検出手段によって前記ロッドが特定の位置まで突出したことを検出する検出手段とを備える構成としたことを特徴とするシリンダ装置。
2. 前記長尺部材は、前記チューブとロッドとを取囲んで長さ方向に延びる保護カバーである請求項１に記載のシリンダ装置。
3. 前記被検出手段は、前記長尺部材の長さ方向に沿って設けられた被検出体、または前記長尺部材の長さ方向の１箇所または複数箇所に設けられた被検出体である請求項１または２に記載のシリンダ装置。
4. 前記チューブにはクランプ部材を用いて前記検出手段を取付ける構成とし、該クランプ部材には前記検出手段の取付位置を前記チューブの軸方向または径方向に調整する調整手段を設けてなる請求項１，２または３に記載のシリンダ装置。

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