JPH09113259A - 角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロントアタッチメントの回転角度を精度よ
く検出する。 【解決手段】 本発明の角度検出装置は、一端が回転軸
１の軸受け２に固定され他端にブーム等が係合されるレ
バー４を備え、このレバー４は回転軸１の周りを回転可
能とされる。回転軸１の背面側には、レバー４の角度変
化を検出するポテンショメータ等からなる角度検出器５
が設けられる。軸受け２はレバー４と一体になって回転
軸１の周りを回転可能とされ、軸受け２の外周面にはカ
ム面２ａが形成されている。軸受け２の脇には位置検出
器６が配設され、位置検出器６の先端部にはリミットス
イッチ６ａが取り付けられる。ブーム等の回転によりレ
バー４が回転すると、軸受け２の外周面がリミットスイ
ッチ６ａの先端に当接しながら回転し、回転軸１のカム
面２ａがリミットスイッチ６ａに当接されると、リミッ
トスイッチ６ａが押されてリミットスイッチ６ａはオフ
からオンに切り換わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、特
に超小旋回型油圧ショベル等の各種作業機械に用いられ
る角度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の作業機械は、ブーム、
アームおよびバケット等のフロントアタッチメントの角
度を検出するための角度検出装置を備えている。角度検
出装置は、ブームやアームなどの一方向の回転に対して
一つずつ設けられ、通常はフロントアタッチメントの基
部に取り付けられる。図５（ａ）は従来の角度検出装置
の正面図、図５（ｂ）は側面図である。図示のように、
従来の角度検出装置は、一端が回転軸１の軸受け２に固
定され他端にブーム等のフロントアタッチメント３が係
合されるレバー４を備えており、このレバー４は回転軸
１の周りを回転可能とされている。軸受け２の背面側に
はレバー４の角度変化を検出するポテンショメータ等か
らなる角度検出器５が設けられている。この種の角度検
出器５の構造として、接触式の抵抗を用いたものが広く
知られている。角度検出器５により検出された角度デー
タは電気信号の形でＣＰＵ等で構成される制御装置に送
られ、制御装置はその角度データに基づいてフロントア
タッチメント３の制御を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、接触式抵抗
による角度検出器５を用いた場合、フロントアタッチメ
ント３が角度変化を繰り返すうちに角度検出器５内部の
抵抗接触部分が磨耗し、角度検出の精度が低下するおそ
れがある。また、外部からの振動により、角度検出値が
変化するおそれもある。このため従来は、新たな角度
検出器を別の場所に設けて、予め定めた条件の下で両方
の角度検出器の角度検出値を比較して角度検出値を補正
したり、ブーム等を基準角度に設定してそのときの角
度検出器の角度検出値を補正する等の補正作業を行って
いた。の場合、作業者自身で補正作業を行なう必要が
あるため、自動化を図るためには、のように角度検出
器を複数設けるしかなかった。この場合、それぞれの角
度検出器の取付誤差等により機体間で特性にばらつきが
生じるため、機体ごとに補正のやり方を変えねばなら
ず、補正作業に大変な手間がかかるという問題があっ
た。また、無接触式の角度検出器を用いる場合でも、取
付誤差等の影響を受ける点では同じであり、フロントア
タッチメント３の角度を精度よく検出できなかった。

【０００４】本発明の目的は、簡易な手段でブーム等の
フロントアタッチメントの角度を精度よく検出できる角
度検出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】発明の一実施の形態を示
す図１に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、作
業用機械のフロントアタッチメント３に取り付けられる
レバー４と、レバー４の一端に取り付けられ、軸１回り
にレバー４と一体に回転可能な軸受け部材２と、レバー
４の回転角度を検出する角度検出器５とを備えた角度検
出装置に適用され、軸受け部材２の外周面の所定箇所に
はカム面２ａが形成され、カム面２ａの回転位置に基づ
いてレバー４の回転角度が所定角度以上になったか否か
を判断するレバー角度判断手段を備えることにより、上
記目的は達成される。請求項１に記載の発明では、フロ
ントアタッチメント３に取り付けられたレバー４と一体
に回転する軸受け２の外周面の所定箇所にカム面２ａを
形成し、カム面２ａの回転位置によりレバー４の回転角
度が所定角度以上になったか否かを判断する。すなわ
ち、レバー４の回転角度が所定角度になるときのカム面
２ａの回転位置をリミットスイッチ等により検出する。

【０００６】請求項２に記載の発明は、カム面２ａに接
触可能な所定位置に配設され、カム面２ａの接触の有無
を検出するカム面接触検出手段６を備え、カム面接触検
出手段６によりカム面２ａの接触が検出されると、レバ
ー４の回転角度が所定角度になったと判断するようにレ
バー角度判断手段を構成するものである。請求項２に記
載の発明では、カム面２ａに接触可能な所定位置、すな
わちレバー４の回転角度が所定角度になるときのカム面
２ａの回転位置をリミットスイッチ等により構成される
カム面接触検出手段６で検出する。

【０００７】請求項３に記載の発明は、レバー角度判断
手段によりレバー４の回転角度が所定角度になったと判
断された時点での角度検出器５により検出されたレバー
４の回転角度と所定角度とのずれ量を演算するずれ量演
算手段と、ずれ量に基づいて、角度検出器５により検出
されたレバー４の回転角度を補正する角度補正手段とを
備えるものである。請求項３に記載の発明では、レバー
４の回転角度が所定角度になったか否かをレバー角度判
断手段は正確に検出できることから、レバー４の回転角
度が所定角度になったと判断された時点で、角度検出器
５により検出されたレバー４の回転角度と所定角度との
ずれ量を演算する。そして、以後はこのずれ量を用いて
角度検出手段による検出結果を補正する。

【０００８】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
ために本発明の一実施の形態の図を用いたが、これによ
り本発明が一実施の形態に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜４に基づいて本発明
の一実施の形態について説明する。図１（ａ），２
（ａ）は本発明における角度検出装置の一実施の形態の
正面図、図１（ｂ），２（ｂ）は側面図であり、図５に
示す従来の角度検出装置と共通する構成部分には同一符
号を付している。本実施の形態の角度検出装置は、従来
の角度検出装置と同様に、一端が回転軸１の軸受け２に
固定され他端にブーム等のフロントアタッチメント３が
係合されるレバー４を備えており、このレバー４は回転
軸１の周りを回転可能とされている。また、回転軸１の
背面側に、レバー４の角度変化を検出するポテンショメ
ータ等からなる角度検出器５を設ける点も従来の角度検
出装置と共通する。

【００１０】軸受け２はレバー４と一体に回転軸１の周
りを回転可能とされ、軸受け２の外周面の所定箇所には
カム面２ａが形成されている。軸受け２の脇には位置検
出器６が配設され、位置検出器６の先端部にはリミット
スイッチ６ａが取り付けられている。フロントアタッチ
メント３の回転によりレバー４が回転すると、図１
（ａ），１（ｂ）のように軸受け２の外周面がリミット
スイッチ６ａの先端に当接しながら回転し、回転軸１の
カム面２ａがリミットスイッチ６ａに当接されると、図
２（ａ），２（ｂ）のようにリミットスイッチ６ａが押
されてリミットスイッチ６ａはオフからオンに切り換わ
る。カム面２ａはレバー４と一体に回転するため、リミ
ットスイッチ６ａがオンになるのはレバー４の回転角度
が所定範囲内のときだけである。したがって、リミット
スイッチ６ａのオン・オフを検出することで、レバー４
の回転角度が所定範囲内にあるか否かの検出が可能とな
る。

【００１１】図３は図１，２の角度検出装置の制御系の
ブロック構成図である。１１は装置全体を制御するＣＰ
Ｕであり、このＣＰＵ１１には図１，２に示す角度検出
器５と位置検出器６が接続されている。ＣＰＵ１１は、
角度検出器５で検出された角度と位置検出器６内部のリ
ミットスイッチ６ａのオン・オフ情報とに基づいて、フ
ロントアタッチメント３の角度を検出する。１２はリミ
ットスイッチ６ａがオフからオンに切り換わるときのレ
バー４の角度を記憶するＲＯＭである。すなわち、回転
軸１の外周面に形成されたカム面２ａはレバー４と一体
に回転するため、位置検出器６のリミットスイッチ６ａ
がオフからオンに切り換わるときのレバー４の真の回転
角度は予めわかっており、この角度がＲＯＭ１２に記憶
されている。

【００１２】図４はＣＰＵ１１が行う処理の一例を示す
フローチャートであり、角度検出器５で検出された角度
を位置検出器６を用いて補正するものである。図４のス
テップＳ１では、位置検出器６のリミットスイッチ６ａ
がオフからオンに切り換わったか否かを判定する。判定
が否定されるとステップＳ１に留まり、判定が肯定され
るとステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ＲＯＭ１
２に記憶されている角度を読み込む。ステップＳ３で
は、角度検出器５で検出された角度を読み込む。ステッ
プＳ４では、角度検出器５で検出された角度とＲＯＭ１
２に記憶されている角度とのずれ量を演算し、そのずれ
量を角度検出器５の補正量として不図示のＥＥＰＲＯＭ
等に記憶しておく。次にステップＳ５では、角度検出器
５で検出された角度を補正量により補正し、その補正し
た角度に基づいて、各種の制御（例えば、軌跡制御）を
行う。

【００１３】このように、本実施の形態の角度検出装置
では、レバー４と一体に回転する軸受け２の外周面の一
部にカム面２ａを設け、このカム面２ａの回転位置をリ
ミットスイッチ６ａで検出するようにしたため、フロン
トアタッチメント３の回転角度を正確かつ迅速に検出で
きる。また、リミットスイッチ６ａの検出結果とポテン
ショメータ等からなる従来の角度検出器５の検出結果と
を比較し、そのずれ量を検出することで、角度検出器５
の検出結果を精度よく補正することができる。

【００１４】また、位置検出器６はリミットスイッチ６
ａなどの簡易な部品で構成できるため、コストアップに
なることもなく、またコンパクトに構成できるため、設
置場所に困ることもない。さらに、従来の角度検出装置
の構成部品の大半を流用できるため、設計変更を簡易に
行える。また、位置検出器６はレバー４の回転位置を直
接検出するものであるため、従来の角度検出器５で問題
であった取り付け位置のばらつきによる検出誤差も起き
ない。さらに、位置検出器６は外部から容易に着脱可能
な位置に取り付けられるため、損傷等しても簡単に交換
できる。

【００１５】上記実施の形態では、位置検出器６による
検出結果を角度検出器５の検出結果の補正のために用い
たが、位置検出器６による検出結果を単独で用いて別個
独立の作業機械の制御を行ってもよい。上記実施の形態
では、軸受け２の外周面に形成されたカム面２ａの回転
位置をリミットスイッチ６ａで検出する例を説明した
が、カム面２ａの回転位置を検出する手段はリミットス
イッチ６ａに限定されず、例えば光学的なセンサにより
検出してもよい。また、角度検出器５の構造は接触式の
抵抗に基づくものに限定されず、各種の方式の角度検出
器５が利用可能である。

【００１６】このように構成した一実施の形態にあって
は、軸受け２が軸受け部材に、図４のステップＳ１が角
度判断手段に、位置検出器６がカム面接触検出手段に、
図４のステップＳ２〜Ｓ４がずれ量演算手段に、図４の
ステップＳ５が角度補正手段に、それぞれ対応する。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、フロントアタッチメントに取り付けられるレバー
と一体に回転可能な軸受け部材の外周面にカム面を形成
し、このカム面の回転位置を検出するようにしたため、
角度検出器を用いることなく、レバーの回転角度すなわ
ちフロントアタッチメントの角度を正確に検出でき、角
度検出器の検出誤差の影響を受けなくなる。請求項２に
記載の発明によれば、カム面に接触可能な所定位置に、
カム面の接触の有無を検出するカム面接触検出手段を設
けるため、レバーの回転角度が所定角度になったか否か
を簡易かつ正確に検出できる。また、カム面接触検出手
段は、一般に市販されている小型のリミットスイッチや
押しボタン式のスイッチで構成できるためコストアップ
になることはなく、またコンパクトに構成できることか
ら設置場所に困ることもない。したがって、従来の角度
検出装置からの設計変更を容易に行える。請求項３に記
載の発明によれば、レバー角度判断手段による検出結果
と角度検出器による検出結果のずれ量を演算して角度検
出器による検出結果を補正するため、角度検出器による
検出結果の補正を簡易かつ精度よく行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明における角度検出装置の一実施
の形態の正面図、（ｂ）は側面図で、リミットスイッチ
がオフの状態を示す図。

【図２】（ａ）は本発明における角度検出装置の一実施
の形態の正面図、（ｂ）は側面図で、リミットスイッチ
がオンの状態を示す図。

【図３】角度検出装置の制御系のブロック構成図。

【図４】ＣＰＵが行う処理の一例を示すフローチャー
ト。

【図５】（ａ）は従来の角度検出装置の正面図、（ｂ）
は側面図。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 軸受け部 ２ａ カム面 ３ フロントアタッチメント ４ レバー ５ 角度検出器 ６ 位置検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業用機械のフロントアタッチメントに
   取り付けられるレバーと、 前記レバーの一端に取り付けられ、軸回りに前記レバー
   と一体に回転可能な軸受け部材と、 前記レバーの回転角度を検出する角度検出器とを備えた
   角度検出装置において、 前記軸受け部材の外周面の所定箇所にはカム面が形成さ
   れ、 前記カム面の回転位置に基づいて前記レバーの回転角度
   が所定角度以上になったか否かを判断するレバー角度判
   断手段を備えることを特徴とする角度検出装置。
2. 【請求項２】 前記カム面に接触可能な所定位置に配設
   され、前記カム面の接触の有無を検出するカム面接触検
   出手段を備え、 前記レバー角度判断手段は、前記カム面接触検出手段に
   より前記カム面の接触が検出されると、前記レバーの回
   転角度が前記所定角度になったと判断することを特徴と
   する請求項１に記載された角度検出装置。
3. 【請求項３】 前記レバー角度判断手段により前記レバ
   ーの回転角度が前記所定角度になったと判断された時点
   での前記角度検出器により検出された前記レバーの回転
   角度と前記所定角度とのずれ量を演算するずれ量演算手
   段と、 前記ずれ量に基づいて、前記角度検出器により検出され
   た前記レバーの回転角度を補正する角度補正手段とを備
   えることを特徴とする請求項１または２に記載された角
   度検出装置。