冲程检测装置、冲程检测方法、冲程检测系统、操作杆单元以及操作杆用冲程检测系统

申请号 CN201480002241.8 申请日 2014-10-06 公开(公告)号 CN104736910A 公开(公告)日 2015-06-24
申请人 株式会社小松制作所; 发明人 影山雅人; 永谷佳之; 筑后宽之; 藤井大刚;
摘要 为了减少消耗电 力 并且削减 信号 线的根数,本 发明 提供一种冲程检测装置,其中,并列配置于装置主体(10)的4根 活塞 (40)分别具备杆部(41),在上述活塞(40)中的1根或2根活塞相对于装置主体(10)进行冲程运动时对4根活塞(40)的相对 位置 的变化进行检测,在该冲程检测装置中,在各个杆部(41)以如下方式配置有磁 铁 (70):在圆周上相邻的杆部(41)的相互之间产生 磁场 、并且在相对地进行冲程运动时磁场发生变化,在装置主体(10)中,在相邻的 磁铁 (70)的相互之间分别配置磁场检测 传感器 (70),用于检测磁铁(70)之间的磁场、并且输出与检测出的磁场的朝向对应的 电信号 。
权利要求

1.一种冲程检测装置,其特征在于:
具备以能沿着各自的轴向移动的方式在装置主体的同一圆周上并列配置的4根杆,在这些杆相对于所述装置主体进行冲程运动时检测所述4根杆的相对位置的变化,在各个杆中配置磁,以使在圆周上相邻的杆的相互之间产生磁场、并且在圆周上相邻的杆相对地进行冲程运动时磁场发生变化,
在所述装置主体中,至少在相邻磁铁的相互之间的3个位置,分别配置磁场检测单元,用于检测磁铁之间的磁场、并且输出与检测出的磁场的朝向对应的电信号
2.根据权利要求1所述的冲程检测装置,其特征在于:
所述4根杆配置在圆周上相互为等间隔的位置,在没有施加操作的情况下各个杆相对于所述装置主体配置在预先设定的中立位置,并且在施加有操作力的情况下,以至少2根杆维持所述中立位置的状态,1根或2根杆根据操作力的大小从所述中立位置开始进行冲程运动,
还具备输入信号处理单元,其基于由所述磁场检测单元输出的电信号生成与各个杆相对于所述装置主体的位置的变化对应的检测信号。
3.根据权利要求2所述的冲程检测装置,其特征在于:
各个磁场检测单元,根据沿着并列配置有所述4根杆的圆周方向预先设定的位于上游侧的杆和位于下游侧的杆的相对位置输出彼此相同的值的电信号,
所述输入信号处理单元基于由3个磁场检测单元提供的各个电信号,将相邻的磁场检测单元输出的电信号相加后取得2个相加结果,并将取得的2个相加结果分别设定为检测信号。
4.一种冲程检测系统,其特征在于,包括:
权利要求3所述的冲程检测装置,其在所述装置主体中相邻磁铁的相互之间的4个位置分别配置有所述磁场检测单元,所述输入信号处理单元基于由所述4个磁场检测单元提供的各个电信号,通过将相邻的磁场检测单元的电信号相加从而取得4个相加结果并生成检测信号;以及
异常判定装置,其实施在通过所述输入信号处理单元取得的4个相加结果中进一步将互为对的位置的相加结果相加来计算它们的和的处理,并且在计算出的和是设定值的情况下从4个相加结果中分别将相邻的2个相加结果设定为检测信号,而在计算出的和不是设定值的情况下生成表示发生了异常的故障信号。
5.一种冲程检测方法,其用于在下述装置中检测冲程:具备在圆周上相互为等间隔的位置以能沿着各自的轴向移动的方式并列配置于装置主体的4根杆,在没有施加操作力的情况下所述4根杆各自相对于所述装置主体配置在预先设定的中立位置,并且在施加有操作力的情况下,以至少2根杆维持所述中立位置的状态,1根或2根杆根据操作力的大小相对于所述装置主体进行冲程运动,并且在相邻的杆相对地进行冲程运动时相互之间的磁场的朝向发生变化,所述冲程检测方法在所述4根杆中的1根或2根杆相对于所述装置主体进行冲程运动的情况下检测所述4根杆的相对位置的变化,所述冲程检测方法的特征在于:
至少在相邻的杆之间的3个位置检测磁场,基于检测出的各个磁场的朝向,确定从中立位置开始进行冲程运动的杆及其冲程量。
6.一种操作杆单元,其特征在于:
具备权利要求1、2和3中任一项所述的冲程检测装置,并且具备配置成相对于所述装置主体可倾斜的操作杆,在相对于所述装置主体操作所述操作杆时,所述杆根据所述操作杆的操作状态相对于所述装置主体进行冲程运动。
7.一种操作杆用冲程检测系统,其特征在于,包括:
权利要求3所述的冲程检测装置,其在所述装置主体中相邻磁铁的相互之间的4个位置分别配置有所述磁场检测单元,所述输入信号处理单元基于由所述4个磁场检测单元提供的各个电信号,通过将相邻的磁场检测单元的电信号相加从而取得4个相加结果并生成检测信号;
异常判定装置,其实施在通过所述输入信号处理单元取得的4个相加结果中进一步将互为对角的位置的相加结果相加来计算它们的和的处理,并且在计算出的和是设定值的情况下从4个相加结果中分别将相邻的2个相加结果设定为检测信号,而在计算出的和不是设定值的情况下生成表示发生了异常的故障信号;以及
操作杆,其配置成相对于所述装置主体可倾斜,其中,
在相对于所述装置主体操作所述操作杆时,所述杆根据所述操作杆的操作状态相对于所述装置主体进行冲程运动。
8.一种冲程检测装置,其具备以能沿着各自的轴向移动的方式并列配置于装置主体的
2根杆,对这些杆的相对位置的变化进行检测,所述冲程检测装置的特征在于:
在2根杆中分别配置磁铁,以使在相互之间产生磁场、并且在相对地进行冲程运动时磁场发生变化,
在所述装置主体中,在磁铁的相互之间的位置配置磁场检测单元,用于检测磁铁之间的磁场、并且输出与检测出的磁场对应的电信号。
9.一种冲程检测方法,其用于检测以能沿着各自的轴向移动的方式并列配置于装置主体的2根杆的相对位置的变化,所述冲程检测方法的特征在于:
在2根杆之间检测磁场的朝向,并且基于检测出的磁场的朝向来检测2根杆的相对位置的变化。

说明书全文

冲程检测装置、冲程检测方法、冲程检测系统、操作杆单元

以及操作杆用冲程检测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及冲程检测装置、冲程检测方法、冲程检测系统、操作杆单元以及操作杆用冲程检测系统。

背景技术

[0002] 现存一种结构为根据操作杆的操作状态来输出电信号的对作业机械进行操作的操作杆单元。操作杆例如经由万向接头安装在装置主体上,相对于装置主体能够向任意方向倾斜。在操作杆中,在靠近装置主体的端部固接有凸轮板。
[0003] 在装置主体中与凸轮板相向的部分,以操作杆的接头部分为中心的圆周上等间隔的位置配置有4根杆(rod)。各个杆的内部具备磁,并设置成相互平行并且能沿着各自的轴移动。在各个杆与装置主体之间设置有对操作杆施加反作用弹簧
[0004] 在装置主体中,在配置于杆中的磁铁的相互之间设置有霍尔元件等磁场检测单元。磁场检测单元检测各个磁铁的磁场,并输出与检测出的磁场的大小对应的电信号
[0005] 在如上所述构成的操作杆单元中,在不对操作杆施加操作力的情况下,各个杆相对于装置主体配置在中立位置。从上述,如果使操作杆倾斜,则杆经由凸轮板进行冲程运动(stroke)。当杆进行冲程运动时,由于磁铁相对于磁场检测单元的位置发生变化,所以磁场检测单元检测的磁场的大小也发生变化。杆的冲程量是与操作杆的倾斜方向和倾斜量等操作状态对应的量。由此,从磁场检测单元输出与操作杆的操作状态对应的电信号(例如参照专利文献1)。
[0006] 专利文献1:日本特开2007-107696号公报

发明内容

[0007] 然而,在专利文献1的操作杆单元中,作为检测对象的各个杆分别需要单独的磁场检测单元。即,在具备4根杆的操作杆单元中,如果不在装置主体配置4个磁场检测单元,则无法检测操作杆的操作状态。在磁场检测单元中按检测单位需要用于将输出信号输出的信号线。因此,对于各个杆都需要磁场检测单元的操作杆单元来说,将其安装到作业机械上时,需要进行与杆的数量对应的信号线的连接作业,可能导致装配作业的复杂化。
[0008] 特别是,在用于操作作业机械的操作杆单元中,通过用2个磁场检测单元重复检测同一根杆的冲程量,来提高输出的电信号的可靠性。因此,为了进行这样的冗长化的检测,在具备4根杆的操作杆单元的情况下需要总计为8个的磁场检测单元,信号线的数量也随之变成2倍,所以装配作业进一步复杂化。此外,在输入控制器侧也需要8个输入端口。
[0009] 本发明鉴于上述情况而完成,其目的在于提供一种能够通过减少信号线数量来实现装配作业的简单化的冲程检测装置、冲程检测方法、冲程检测系统、操作杆单元以及操作杆用冲程检测系统。
[0010] 为了实现上述目的,本发明涉及的冲程检测装置,其特征在于:具备以能沿着各自的轴向移动的方式在装置主体的同一圆周上并列配置的4根杆,在这些杆相对于上述装置主体进行冲程运动时检测上述4根杆的相对位置的变化,在各个杆中配置磁铁,以使在圆周上相邻的杆的相互之间产生磁场、并且在圆周上相邻的杆相对地进行冲程运动时磁场发生变化,在上述装置主体中,至少在相邻磁铁的相互之间的3个位置,分别配置磁场检测单元,用于检测磁铁之间的磁场、并且输出与检测出的磁场的朝向对应的电信号。
[0011] 此外,本发明在上述的冲程检测装置中,上述4根杆配置在圆周上相互为等间隔的位置,在没有施加操作力的情况下各个杆相对于上述装置主体配置在预先设定的中立位置,并且在施加有操作力的情况下,以至少2根杆维持上述中立位置的状态,1根或2根杆根据操作力的大小从上述中立位置开始进行冲程运动,还具备输入信号处理单元,其基于由上述磁场检测单元输出的电信号生成与各个杆相对于上述装置主体的位置的变化对应的检测信号。
[0012] 此外,本发明在上述的冲程检测装置中,各个磁场检测单元,根据沿着并列配置有上述4根杆的圆周方向预先设定的位于上游侧的杆和位于下游侧的杆的相对位置输出彼此相同的值的电信号,上述输入信号处理单元基于由3个磁场检测单元提供的各个电信号,将相邻的磁场检测单元输出的电信号相加后取得2个相加结果,并将取得的2个相加结果分别设定为检测信号。
[0013] 此外,本发明涉及的冲程检测系统,包括:上述的冲程检测装置,其在上述装置主体中相邻磁铁的相互之间的4个位置分别配置有上述磁场检测单元,上述输入信号处理单元基于由上述4个磁场检测单元提供的各个电信号,通过将相邻的磁场检测单元的电信号相加从而取得4个相加结果并生成检测信号;以及异常判定装置,其实施在通过上述输入信号处理单元取得的4个相加结果中进一步将互为对的位置的相加结果相加来计算它们的和的处理,并且在计算出的和是设定值的情况下从4个相加结果中分别将相邻的2个相加结果设定为检测信号,而在计算出的和不是设定值的情况下生成表示发生了异常的故障信号。
[0014] 此外,本发明涉及的冲程检测方法,其用于在下述装置中检测冲程:具备在圆周上相互为等间隔的位置以能沿着各自的轴向移动的方式并列配置于装置主体的4根杆,在没有施加操作力的情况下上述4根杆各自相对于上述装置主体配置在预先设定的中立位置,并且在施加有操作力的情况下,以至少2根杆维持上述中立位置的状态,1根或2根杆根据操作力的大小相对于上述装置主体进行冲程运动,并且在相邻的杆相对地进行冲程运动时相互之间的磁场的朝向发生变化,上述冲程检测方法在上述4根杆中的1根或2根杆相对于上述装置主体进行冲程运动的情况下检测上述4根杆的相对位置的变化,至少在相邻的杆之间的3个位置检测磁场,基于检测出的各个磁场的朝向,确定从中立位置开始进行冲程运动的杆及其冲程量。
[0015] 此外,本发明涉及的操作杆单元,具备上述的冲程检测装置,并且具备配置成相对于上述装置主体可倾斜的操作杆,在相对于上述装置主体操作上述操作杆时,上述杆根据上述操作杆的操作状态相对于上述装置主体进行冲程运动。
[0016] 此外,本发明涉及的操作杆用冲程检测系统,包括:权利要求3所述的冲程检测装置,其在上述装置主体中相邻磁铁的相互之间的4个位置分别配置有上述磁场检测单元,上述输入信号处理单元基于由上述4个磁场检测单元提供的各个电信号,通过将相邻的磁场检测单元的电信号相加从而取得4个相加结果并生成检测信号;异常判定装置,其实施在通过上述输入信号处理单元取得的4个相加结果中进一步将互为对角的位置的相加结果相加来计算它们的和的处理,并且在计算出的和是设定值的情况下从4个相加结果中分别将相邻的2个相加结果设定为检测信号,而在计算出的和不是设定值的情况下生成表示发生了异常的故障信号;以及操作杆,其配置成相对于上述装置主体可倾斜,其中,在相对于上述装置主体操作上述操作杆时,上述杆根据上述操作杆的操作状态相对于上述装置主体进行冲程运动。
[0017] 此外,本发明涉及的冲程检测装置,其具备以能沿着各自的轴向移动的方式并列配置于装置主体的2根杆,对这些杆的相对位置的变化进行检测,上述冲程检测装置在2根杆中分别配置磁铁,以使在相互之间产生磁场、并且在相对地进行冲程运动时磁场发生变化,在上述装置主体中,在磁铁的相互之间的位置配置有磁场检测单元,用于检测磁铁之间的磁场、并且输出与检测出的磁场对应的电信号。
[0018] 此外,本发明涉及的冲程检测方法,其用于检测以能沿着各自的轴向移动的方式并列配置于装置主体的2根杆的相对位置的变化,上述冲程检测方法在2根杆之间检测磁场的朝向,并且基于检测出的磁场的朝向来检测2根杆的相对位置的变化。
[0019] 根据本发明,基于设置在杆中的磁铁的相互之间的磁场朝向的变化来检测杆的相对位置变化,所以不需要针对各个杆设置磁场检测单元,能够削减来自磁场检测单元的信号线的根数。附图说明
[0020] 图1是表示应用了本发明的实施方式的冲程检测装置的操作杆单元并且操作杆处于直立姿势的情况下的截面图。
[0021] 图2是在图1所示的操作杆单元中使操作杆倾斜的情况下的截面图。
[0022] 图3-1是图1中的A-A线截面图。
[0023] 图3-2是展开地示出仅#2活塞进行全冲程运动(full stroke)的情况下磁铁的相对位置变化与磁场检测单元的检测结果的图。
[0024] 图4是具备图1所示的操作杆单元的操作杆用冲程检测系统的框图
[0025] 图5是全部活塞配置在中立位置的情况下的说明图,示意性地示出了在图4所示的输入信号处理部和异常判定装置中实施的处理的内容。
[0026] 图6是仅#1活塞进行全冲程运动的情况下的说明图,示意性地示出了在图4所示的输入信号处理部和异常判定装置中实施的处理的内容。
[0027] 图7是仅#2活塞进行全冲程运动的情况下的说明图,示意性地示出了在图4所示的输入信号处理部和异常判定装置中实施的处理的内容。
[0028] 图8是#1活塞和#2活塞进行全冲程运动的情况下的说明图,示意性地示出了在图4所示的输入信号处理部和异常判定装置中实施的处理的内容。
[0029] 图9是#1活塞进行50%冲程、#2活塞进行全冲程运动的情况下的说明图,示意性地示出了在图4所示的输入信号处理部和异常判定装置中实施的处理的内容。
[0030] 图10是示出了操作杆单元的变形示例1的说明图,示意性地示出了在仅#1活塞进行全冲程运动的情况下在输入信号处理部和异常判定装置中实施的处理的内容。
[0031] 图11是示出了具备2根活塞的操作杆单元的变形示例2的说明图,示意性地示出了在将2根活塞配置在中立位置的情况下在输入信号处理部中实施的处理的内容。

具体实施方式

[0032] 下面,参照附图来详细说明本发明涉及的冲程检测装置、冲程检测方法、冲程检测系统、操作杆单元以及操作杆用冲程检测系统的优选实施方式。
[0033] (操作杆单元的结构)
[0034] 图1和图2示出了具备本发明的实施方式的冲程检测装置的操作杆单元U1。这里例示的操作杆单元U1具备配置成相对于装置主体10能够倾斜的操作杆20,在对操作杆20进行操作使其倾斜时,输出与该操作状态对应的先导液压,并且输出作为电信号的检测信号。在本实施方式中,例示了用于通过对操作杆20的操作来操作作业机械的操作杆单元U1。
[0035] 装置主体10是通过隔着中间板11将上部主体部件12和下部主体部件13接合而构成的。在上部主体部件12的上表面安装有支承轴21和安装板14。支承轴21是用于安装操作杆20的轴部件,以从上部主体部件12的中心位置向上方突出的状态设置。安装板14呈平板状,构成装置主体10的上表面。
[0036] 图中没有明确地示出,不过操作杆20配置于当坐在作业机械的驾驶席上的状态下能够进行操作的位置,经由万向接头22安装到装置主体10的支承轴21。本实施方式的万向接头22具有相互正交并且与支承轴21正交的2个轴,能够使操作杆20相对于装置主体10向任意方向倾斜。
[0037] 在操作杆20的基端部设置有凸轮板23。凸轮板23是设置成从操作杆20的外周面突出的板状部件。如图1所示,该凸轮板23构成为,在操作杆20配置成与装置主体10的上表面正交的姿势(下面称为“直立姿势”)时,距装置主体10的上表面的距离在整周上均匀。如图2所示,在使操作杆20倾斜时,凸轮板23也连动,在操作杆20的倾斜方向上装置主体10的上表面与凸轮板23之间的距离减少。
[0038] 如图1、图2和图3-1所示,在装置主体10中被凸轮板23覆盖的位置上设置有4个活塞孔30。如图3-1所示,活塞孔30在以支承轴21的轴为中心的圆周上的相互为等间隔的位置相互平行地设置。如图1和图2所示,各个活塞孔30具有杆滑动部31、套筒滑动部32、滑滑动部33和先导输出部34。
[0039] 杆滑动部31是构成活塞孔30的上端部的部分,其设置成贯穿上部主体部件12。套筒滑动部32是与杆滑动部31连通的部分,设置在下部主体部件13的上半部。该套筒滑动部32具有比杆滑动部31大的内径。滑阀滑动部33是与套筒滑动部32连通的部分,具有比杆滑动部31小的内径。在滑阀滑动部33设置有口35。泵口35是在滑阀滑动部33的作为中间的位置上直径比滑阀滑动部33大的空间。设置于装置主体10的下部主体部件
13的泵压通路36与该泵口35连接。先导输出部34是与滑阀滑动部33连通的部分,设置成在下部主体部件13的下端部向下表面开口。该先导输出部34的直径比滑阀滑动部33的直径大,比套筒滑动部32的直径小。
[0040] 在装置主体10的活塞孔30中配置有活塞40和滑阀50。活塞40是将呈圆柱状的杆部(杆)41和直径比杆部41大的呈圆筒状的套筒部42形成为一体而得到的。套筒部42的沿轴向的长度比活塞孔30的套筒滑动部32短。套筒部42的外径形成为能够滑动地插入到活塞孔30的套筒滑动部32中的尺寸。杆部41的沿轴向的长度比活塞孔30的杆滑动部31长。杆部41的外径形成为能够滑动地插入到活塞孔30的杆滑动部31中的尺寸。
在杆部41的下端部设置有杆收容孔41a。杆收容孔41a是形成在杆部41的中心轴部分的直径比较小的空间,其下端与套筒部42的中心孔42a连通。
[0041] 各个活塞40中,在杆部41的上端部分别从装置主体10的上表面向上方突出的状态下,套筒部42配置在活塞孔30的套筒滑动部32中,杆部41配置在杆滑动部31中。通过使套筒部42在套筒滑动部32中能沿着轴向移动,配置在装置主体10的活塞孔30中的活塞40能够相对于装置主体10沿着各自的轴向移动。
[0042] 图1中的符号43是设置在套筒滑动部32的开口端部和杆滑动部31的具备止动环44的油封。设置在套筒滑动部32的开口端部的油封43设置成止动环44与杆部41和套筒部42之间的肩部抵接。在活塞40相对于装置主体10向上方移动的情况下,由于肩部与止动环44抵接而限制活塞40向上方的移动。活塞40移动到最上方时的位置设定为如下尺寸:各个杆部41的上端能够与操作杆20被配置成直立姿势时的凸轮板23抵接。
[0043] 如图1和图2所示,滑阀50是圆柱状部件,被插入在活塞孔30的滑阀滑动部33中从套筒滑动部32直至先导输出部34的部位中。在各个滑阀50中设置有供给通路51和连通孔52。供给通路51是在滑阀50的中心轴部分沿着长度方向形成的空间。该供给通路51设置成上端部封闭而下端向先导输出部34开口。连通孔52是从滑阀50的外周面形成的开口,其内端部与供给通路51连通。
[0044] 在滑阀50设置有支承杆部53。支承杆部53是从滑阀50的上端面向上方延伸的圆柱状部件。支承杆部53的上端部穿过套筒部42的中心孔42a,到达杆收容孔41a。在各个支承杆部53的上方部设置有滑动轴部54和止动轴部55。滑动轴部54呈圆柱状,直径比支承杆部53小。止动轴部55设置在滑动轴部54的上端部,呈圆柱状,外径比滑动轴部54大。
[0045] 在支承杆部53的滑动轴部54,可移动地配置有环板60。环板60是外径设定为能够使其插入到套筒部42的中心孔42a中的圆板状部件,支承杆部53的滑动轴部54能够滑动地贯穿在形成于中心部的滑动孔61中。滑动孔61的内径形成得比止动轴部55的外径小。在环板60与装置主体10之间设置有操作力弹簧62,在环板60与滑阀50之间设置有输出压力调整弹簧63。
[0046] 操作力弹簧62是用于经由环板60对活塞40向上方施加作用力的螺旋弹簧。在没有外力作用于活塞40的情况下,通过操作力弹簧62的作用力使活塞40相对于装置主体10配置在最上方,形成为杆部41与套筒部42之间的肩部与止动环44抵接的状态(中立位置)。输出压力调整弹簧63是对环板60向远离滑阀50的方向施加作用力的螺旋弹簧。
该输出压力调整弹簧63的作用力设定得比操作力弹簧62小。
[0047] 从图1也可以明确,在将活塞40配置成中立位置的状态即没有外力施加于滑阀50的情况下,成为滑阀50相对于装置主体10配置在最上方的状态。以下述方式设定各部位的尺寸:在处于滑阀50相对于装置主体10配置在最上方的状态的情况下,形成于滑阀50的连通孔52仅在活塞孔30的套筒滑动部32中开口,不与泵口35连通。
[0048] 进而,在该操作杆单元U1中,在4个活塞40中分别配置有磁铁70,并且在装置主体10中配置有4个磁场检测传感器(磁场检测单元)71。磁铁70是一个端部为N极另一个端部为S极的棒磁铁,配置在形成于活塞40的杆部41上的磁铁孔41b的内部。如图3-2所示,配置磁铁70时的朝向设定为在以支承轴21为中心的圆周上相邻的磁铁70的磁极朝向互逆。
[0049] 图中没有明确示出,不过磁场检测传感器71构成为例如具备2个霍尔元件作为一个检测单位,检测第一方向的磁场的大小和与其正交的第二方向的磁场的大小,并且将与基于这2个方向的磁场大小计算出的磁场朝向对应的电信号作为检测结果输出。在本实施方式中,如图3-1所示,在以支承轴21为中心的圆周上相邻的磁铁70的相互之间的位置,分别设置有磁场检测传感器71。更具体而言,如图1和图2所示,4个磁场检测传感器71以安装在共用基板72上的状态安装于装置主体10的上部主体部件12。各个磁场检测传感器71在圆周上相邻的2个磁铁70的相互之间,输出与磁场朝向对应的电信号。在本实施方式中,磁场检测传感器71构成为输出基于中立位置的差分电压作为检测信号。图中没有明确示出,不过在基板72构成有输入输出电路,其能够与各个磁场检测传感器71检测出的磁场的朝向对应地分别输出电信号。此外,下面记载的电压的具体数值是基于上述的中立位置的差分电压。
[0050] 预先对安装于装置主体10的4个磁场检测传感器71进行调整使其都具有相同的特性。具体进行说明,如图3-1和图3-2示意性示出的那样,被输出的电信号在如下情况成为最大值(1.5V):在从装置主体10的下方观察活塞40和磁场检测传感器71的配置的情况下,沿着圆周方向按一个方向例如按顺时针方向配置在上游侧的活塞40位于中立位置,并且配置在下游侧的活塞40进行最大量冲程的冲程运动。反过来,被输出的电信号在如下情况成为最小值(-1.5V):配置在下游侧的活塞40位于中立位置,并且配置在上游侧的活塞40进行最大量冲程的冲程运动。电信号的最大值(1.5V)和最小值(-1.5V)在所有的磁场检测传感器71都是相同的。
[0051] (输入信号处理部的结构)
[0052] 图4是示出了在操作杆用冲程检测系统中从4个磁场检测传感器71输出的电信号的处理系统的框图。如图4所示,在操作杆单元U1中设置有输入信号处理部(输入信号处理单元)100。从4个磁场检测传感器71分别通过单独的信号线向输入信号处理部100提供电信号。在从4个磁场检测传感器71接收了电信号的输入信号处理部100中进行如下处理:将在装置主体10的圆周上相邻的磁场检测传感器71的电信号相加从而取得4个相加结果,将其作为检测信号输出到外部。
[0053] (异常判定装置的结构)
[0054] 在应用上述的操作杆单元U1的作业机械中,在用于控制液压作业机200的驱动的车身侧控制器C1设置有异常判定装置101。异常判定装置101实施如下处理:在输入信号处理部100输出的4个相加结果中进一步将互为对角的磁场检测传感器的相加结果相加来计算它们的和,并且判断计算出的和是否是设定值(0V)。在4个相加结果中进一步将互为对角的磁场检测传感器71的相加结果相加所得到的和是设定值(0V)的情况下,异常判定装置101判断为无异常。在异常判定装置101判断为无异常的情况下,从车身侧控制器C1向EPC阀201输出与操作杆20的操作状态对应的检测信号。而在相加所得到的和不是设定值(0V)的情况下,异常判定装置101判断为有异常。在异常判定装置101判断为有异常的情况下,弃除从输入信号处理部100输出的相加结果,而另一方面生成故障信号并将其输出到作业机械的监视器202。由此,能够检测出操作杆20的各磁力检测单元71和信号线是否发生了异常。
[0055] (操作杆单元的动作)
[0056] 如图1所示,在如上所述构成的操作杆单元U1中,在没有操作力施加于操作杆20的情况下,操作力弹簧62的作用力经由活塞40均等地施加于凸轮板23,操作杆20配置成直立姿势。
[0057] 在该状态下,滑阀50的连通孔52都仅在活塞孔30的套筒滑动部32中开口,与泵口35不连通。因此,不会从活塞孔30的先导输出部34供给作为先导液压的油。
[0058] 另一方面,当使操作杆20相对于装置主体10向任意方向倾斜时,活塞40根据操作杆20的倾斜方向和操作力的大小相对于装置主体10进行冲程运动。即,如图2所示,当使操作杆20倾斜时,经由凸轮板23将活塞40压向下方。如果施加于活塞40的按压力超过操作力弹簧62的作用力,则活塞40相对于装置主体10进行冲程运动。活塞40的冲程量与使操作杆20倾斜时的操作力对应。活塞40的最大冲程量是使套筒部42的下端与套筒滑动部32的内底面抵接的冲程量。如果去除操作杆20的操作力,则活塞40在操作力弹簧62的复原力的作用下返回中立位置,操作杆20重新配置成直立姿势。
[0059] 对操作杆20由万向接头22支承的操作杆单元U1来说,在无论使操作杆20向哪个方向倾斜的情况下,都只有1根或2根活塞40进行冲程运动,而其他的活塞40则维持在中立位置的状态。
[0060] 当活塞40因操作杆20的倾斜而进行冲程运动时,滑阀50借助环板60和输出压力调整弹簧63向下方进行冲程运动,由此滑阀50的连通孔52与泵口35连通。其结果,从液压泵供给到泵口35的油穿过连通孔52被供给到滑阀50的供给通路51,由此从装置主体10的先导输出部34输出先导液压。
[0061] 这里,滑阀50向下方的冲程量是被供给到供给通路51的油的压力与位于滑阀50和环板60之间的输出压力调整弹簧63的作用力取得平衡后得到的冲程量。因此,从装置主体10的先导输出部34能够供给压力与操作杆20的操作力和操作方向对应的先导液压。
[0062] (操作杆用冲程检测系统的处理)
[0063] 在上述的动作期间,与伴随活塞40的冲程运动的磁场朝向的变化对应地,从磁场检测传感器71向输入信号处理部100输出电信号,并且通过异常判定装置101向作业机械的EPC阀201输出与操作杆20的操作力和操作方向对应的检测信号。
[0064] 图5至图9示意性地示出了在输入信号处理部100和异常判定装置101中实施的处理的内容。下面,参照这些图,来说明输入信号处理部100和异常判定装置101的处理内容,并且详细说明操作杆用冲程检测系统的特征部分。此外,下面为了便于说明,将4个活塞40配置在时钟的3点、6点、9点、12点的位置上,将配置在3点位置上的活塞40称为#1活塞40、配置在6点位置上的活塞40称为#2活塞40、配置在9点位置上的活塞40称为#3活塞40、配置在12点位置上的活塞40称为#4活塞40。
[0065] 此外,将#1活塞40和#2活塞40之间的磁场检测传感器71称为IC12检测传感器71、#2活塞40和#3活塞40之间的磁场检测传感器71称为IC23检测传感器71、#3活塞40和#4活塞40之间的磁场检测传感器71称为IC34检测传感器71、#4活塞40和#1活塞40之间的磁场检测传感器71称为IC41检测传感器71。而且,设连结#1活塞40和#3活塞40之间的方向为左右方向,设连结#4活塞40和#2活塞40之间的方向为前后方向。
[0066] 如图5所示,在操作杆20配置成直立姿势的状态下,从全部磁场检测传感器71输出电信号(0V)。
[0067] 在输入有电信号的输入信号处理部100中,进行将相邻的磁场检测传感器71的电信号相加来取得4个相加结果的处理,并进行将该相加结果提供给异常判定装置101的处理。在被提供了4个相加结果的异常判定装置101中,实施从4个相加结果中进一步将互为对角的位置的相加结果相加来计算它们的和的处理。在操作杆20配置成直立姿势的情况下,由于从磁场检测传感器71提供给输入信号处理部100的电信号都是0V,所以4个相加结果也都是0V,位于对角的相加结果的和也是0V。因此,从车身侧控制器C1向EPC(Electronic Proportional Control,电磁比例控制)阀201输出表示全部活塞40都配置在中立位置的状态的信号。其结果,例如操作阀203成为中立位置,维持液压作业机200停止的状态。
[0068] 接着,如图6所示,当使操作杆20向时钟的3点方向倾斜、从而仅#1活塞40进行全冲程运动时,从IC12检测传感器71输出(-1.5V),从IC23检测传感器71输出(0V),从IC34检测传感器71输出(0V),从IC41检测传感器71输出(1.5V)。
[0069] 在输入有这些电信号的输入信号处理部100中,分别计算出IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-1.5V)、IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(0V)、IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(1.5V)、IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(0V),进而在异常判定装置101中分别计算出作为对角的IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-1.5V)和IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(1.5V)之和(0V)、以及IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(0V)和IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(0V)之和(0V)。因此,从车身侧控制器C1向EPC阀201输出如下检测信号,其表示IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(0V)是前后方向的冲程量、IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-1.5V)是左右方向的冲程量。
也就是说,输出表示#2活塞40、#3活塞40、#4活塞40分别配置在中立位置、仅#1活塞40进行全冲程运动的检测信号。其结果,与操作杆20的操作状态对应地切换操作阀203,使得液压作业机200例如向右侧动作。
[0070] 接着,如图7所示,当使操作杆20向时钟的6点方向倾斜、从而仅#2活塞40进行全冲程运动时,从IC12检测传感器71输出(1.5V),从IC23检测传感器71输出(-1.5V),从IC34检测传感器71输出(0V),从IC41检测传感器71输出(0V)。
[0071] 在输入有这些电信号的输入信号处理部100中,分别计算出IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(0V)、IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(-1.5V)、IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(0V)、IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V),进而在异常判定装置101中分别计算出作为对角的IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(0V)和IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(0V)之和(0V)、以及IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(-1.5V)和IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V)之和(0V)。因此,从车身侧控制器C1向EPC阀201输出如下检测信号,其表示IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V)是前后方向的冲程量、IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(0V)是左右方向的冲程量。
也就是说,输出表示#1活塞40、#3活塞40、#4活塞40分别配置在中立位置、仅#2活塞40进行全冲程运动的检测信号。其结果,与操作杆20的操作状态对应地切换操作阀203,使得液压作业机200例如向后侧动作。
[0072] 接着,如图8所示,当使操作杆20向时钟的3点和6点的中间方向倾斜、从而#1活塞40和#2活塞40都进行全冲程运动时,从IC12检测传感器71输出(0V),从IC23检测传感器71输出(-1.5V),从IC34检测传感器71输出(0V),从IC41检测传感器71输出(1.5V)。
[0073] 在输入有这些电信号的输入信号处理部100中,分别计算出IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-1.5V)、IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(-1.5V)、IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(1.5V)、IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V),进而在异常判定装置101中分别计算出作为对角的IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-1.5V)和IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(1.5V)之和(0V)、以及IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(-1.5V)和IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V)之和(0V)。因此,从车身侧控制器C1向EPC阀201输出如下检测信号,其表示IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V)是前后方向的冲程量、IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-1.5V)是左右方向的冲程量。也就是说,输出表示#3活塞40、#4活塞40分别配置在中立位置、#1活塞40、#2活塞40分别进行全冲程运动的检测信号。其结果,与操作杆20的操作状态对应地切换操作阀203,使得液压作业机200例如向右后侧动作。
[0074] 接着,如图9所示,当使操作杆20向时钟的5点方向倾斜、从而#1活塞40进行50%冲程运动、#2活塞40进行全冲程运动时,从IC12检测传感器71输出(0.75V),从IC23检测传感器71输出(-1.5V),从IC34检测传感器71输出(0V),从IC41检测传感器71输出(0.75V)。
[0075] 在输入有这些电信号的输入信号处理部100中,分别计算出IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-0.75V)、IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(-1.5V)、IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(0.75V)、IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V),进而在异常判定装置101中分别计算出作为对角的IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-0.75V)和IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(0.75V)之和(0V)、以及IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果(-1.5V)和IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V)之和(0V)。因此,从车身侧控制器C1向EPC阀201输出如下检测信号,其表示IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(1.5V)是前后方向的冲程量、IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果(-0.75V)是左右方向的冲程量。也就是说,输出表示#3活塞40、#4活塞40分别配置在中立位置、#1活塞40进行50%冲程运动、#2活塞40进行全冲程运动的检测信号。其结果,与操作杆20的操作状态对应地切换操作阀203,使得液压作业机200例如向后侧且稍向右动作。
[0076] 此外,在上述的任一个示例中,在作为对角的IC12检测传感器71与IC23检测传感器71的相加结果和IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果之和、以及IC23检测传感器71与IC34检测传感器71的相加结果和IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果之和中的任一个不是0V的情况下,在异常判定装置101中,判断为从4个磁场检测传感器71中的至少一个输出的电信号不正确、有异常。在异常判定装置101判断为有异常的情况下,生成故障信号并输出到监视器202。因此,在这种情况下,液压作业机200不进行动作,而由输出到监视器202的故障信号报知处于异常发生状态。
[0077] 如上所述,根据该操作杆单元U1,基于设置于活塞40的磁铁70的相互之间的磁场朝向的变化,检测活塞40的相对位置的变化,因此不需要与各个活塞40对应地设置磁场检测传感器71。也就是说,只要针对4根活塞40设置4个磁场检测传感器71,就能够不仅输出与从中立位置开始的活塞40的冲程量对应的检测信号,还能够由其他磁场检测传感器71重复检测各活塞40的冲程量,因此能够削减信号线的根数,并且确保检查结果的可靠性。
[0078] (变形示例1)
[0079] 此外,在不需要重复检测活塞40的冲程量的情况下,针对4根活塞40只要仅在相互之间的任意3个位置上设置磁场检测传感器71,就能够输出与从中立位置开始的活塞40的冲程量对应的检测信号。在这种情况下,也不需要车身侧控制器C1的异常判定装置101,只要从车身侧控制器C1向EPC阀201直接输出与操作杆20的操作状态对应的检测信号即可。
[0080] 图10是针对4根活塞40仅在相互之间的任意3个位置上设置磁场检测传感器71的本发明的变形示例1,示意性地示出了在操作杆20向时钟的3点方向倾斜、从而仅#1活塞40进行全冲程运动的情况下在输入信号处理部100中实施的处理的内容。该变形示例与实施方式相比省略了IC23检测传感器71。
[0081] 在该变形示例中,只要基于IC34检测传感器71、IC41检测传感器71、IC12检测传感器71输出的电信号计算出IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(1.5V)、IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(0V),就能够输出如下检测信号,其表示IC41检测传感器71与IC12检测传感器71的相加结果(0V)是前后方向的冲程量、IC34检测传感器71与IC41检测传感器71的相加结果(1.5V)是左右方向的冲程量。也就是说,输出表示#2活塞40、#3活塞40、#4活塞40分别配置在中立位置、仅#1活塞40进行全冲程运动的检测信号。
[0082] (变形示例2)
[0083] 此外,在上述的实施方式中,例示了具备4根活塞40的操作杆单元U1,不过如图11的变形示例2所示,也能够构成为具备2根活塞40的操作杆单元。在具备2根活塞40的操作杆单元的情况下,只要在相互之间设置唯一的磁场检测传感器71,就能够输出与各个活塞40的从中立位置开始的冲程量对应的检测信号。在重复检测活塞40的冲程量的情况下,只要在基板72的正反两面各配置1个,共2个磁场检测传感器71,以使相互的检测结果之和为设定值(0V)即可。
[0084] 进而,在上述的实施方式中,例示了与检测信号一起输出先导液压的操作杆单元U1,不过用于输出先导液压的结构不是必需的。具体而言,在图1所示的操作杆单元U1中,不一定需要设置装置主体10的下部主体要素13、活塞40的套筒部42和滑阀50。
[0085] 符号说明
[0086] 10 装置主体
[0087] 20 操作杆
[0088] 40 活塞
[0089] 41 杆部
[0090] 70 磁铁
[0091] 71 磁场检测传感器
[0092] 72 基板
[0093] 100 输入信号处理部
[0094] 101 异常判定装置
[0095] C1 车身侧控制器
[0096] U1 操作杆单元
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