一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

作业机的制作方法

2022-03-23 10:24:53 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及具备伸缩臂的作业机。


背景技术:

2.以往,已知一种具备伸缩臂的移动式起重机,该伸缩臂的多个臂要素以嵌套状(也称为“伸缩状”)重叠配置(例如,参照专利文献1)。伸缩臂例如构成为通过在最内侧的臂要素的内部配置的伸缩用促动器而能够逐段地进行伸缩。
3.具体而言,在伸缩臂中,内外相邻的臂要素彼此通过臂连结销(以下、称为“b销”)连结。如果解除b销所进行的连结,则内侧的臂要素能够相对于外侧的臂要素在伸缩方向上移动。能够移动的臂要素通过油缸连结销(以下,称为“c销”)与伸缩用促动器的可动部连结。伸缩用促动器例如由具有活塞杆部以及油缸部的液压油缸构成,油缸部发挥了可动部的作用使臂要素伸缩。
4.另外,b销以及c销的插拔动作通过在伸缩用促动器的可动部设置的销插拔用促动器排他性地被控制,b销所进行的臂要素彼此的连结状态和c销所进行的油缸和臂之间的连结状态不能同时被解除(所谓“联锁”)。
5.在先技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:日本特开2012-96928号公报


技术实现要素:

8.发明所要解决的课题
9.可是,以往,采用液压式的促动器作为销插拔用促动器,在伸缩臂的周边设置有用于向促动器供给工作油的管道、液压回路。因此,伸缩臂周边的设计在空间上受到限制,有可能制约伸缩臂小型化以及轻量化。
10.另外,动作油的粘度根据环境温度等而变化,因此,动作时间不稳定,尤其是在低温环境下影响大,造成动作不畅。
11.本发明的目的在于,提供能够提高伸缩臂周边的设计的自由度以及臂伸缩时的可靠性的作业机。
12.用于解决课题的手段
13.本发明所涉及的作业机,具备:
14.伸缩臂,具有以能够伸缩的方式重叠的第1臂以及第2臂;
15.伸缩用促动器,使所述第1臂相对于所述第2臂在伸缩方向上移动;
16.电气驱动源,设置于所述伸缩用促动器的可动部;
17.第1固定销,连结所述伸缩用促动器和所述第1臂;
18.第1施力机构,对所述第1固定销施力以维持所述伸缩用促动器与所述第1臂的连结状态;
19.第1连结机构,通过基于所述电气驱动源的动力而动作,插拔所述第1固定销,从而切换所述伸缩用促动器与所述第1臂的连结状态和非连结状态;
20.第2固定销,连结所述第1臂和所述第2臂;
21.第2施力机构,对所述第2固定销施力以维持所述第1臂与所述第2臂的连结状态;
22.第2连结机构,通过基于所述电气驱动源的动力而动作,插拔所述第2固定销,从而切换所述第1臂与所述第2臂的连结状态和非连结状态;以及
23.控制装置,控制所述电气驱动源的动作,
24.所述控制装置在通过所述第1施力机构的施力使所述第1固定销复位时和/或在通过所述第2施力机构的施力使所述第2固定销复位时,执行使所述电气驱动源动作的马达辅助处理。
25.发明效果
26.根据本发明,能够实现提高伸缩臂周边的设计的自由度以及臂伸缩时的可靠性。
附图说明
27.图1是表示本发明的一实施方式所涉及的移动式起重机在行驶时的状态的图。
28.图2是表示移动式起重机在作业时的状态的图。
29.图3a~图3c是用于说明伸缩臂的构造以及伸长动作的示意图。
30.图4a~图4c是用于说明伸缩臂的构造以及伸长动作的示意图。
31.图5是伸缩装置整体的斜视图。
32.图6是销插拔用促动器的斜视图。
33.图7是从z方向 侧观察销插拔用促动器的平面图。
34.图8是从y方向 侧观察销插拔用促动器的侧面图。
35.图9是表示销插拔用促动器与b销保持部卡合的状态的斜视图。
36.图10是从x方向-侧观察销插拔用促动器与b销保持部卡合的状态的主视图。
37.图11是表示销插拔用促动器的内部构造的图。
38.图12是表示销插拔用促动器的内部构造的图。
39.图13是表示销插拔用促动器的内部构造的图。
40.图14是示意性地表示销插拔用促动器的结构的图。
41.图15a、图15b是表示油缸连结模组的抽出状态以及臂连结模组的抽出状态的图。
42.图16a~图16c是用于说明锁定机构的动作以及作用的示意图。
43.图17a~图17c是用于说明油缸连结模组的动作的示意图。
44.图18a~图18c是用于说明臂连结模组的动作的示意图。
45.图19是表示伸缩臂在伸长动作时的控制的一例的定时图。
46.图20是表示适用了马达辅助处理的伸缩臂在伸长动作时的控制的一例的定时图。
具体实施方式
47.以下,参照附图详细说明本发明的实施方式。
48.在本实施方式中,说明作为本发明所涉及的作业机的一例的移动式起重机1。
49.<移动式起重机>
50.图1是表示本发明的一实施方式所涉及的移动式起重机1在行驶时的状态的图。图2是表示移动式起重机1在作业时的状态的图。图1、图2所示的移动式起重机1是具备上部回转体10以及下部行驶体20的所谓复杂地形起重机。
51.上部回转体10具备回转框架11、驾驶舱12(驾驶室)、起伏油缸13、起重杆14、钩15、托架16、伸缩臂30、配重cw、以及提升装置(卷扬机、省略图示)等。
52.回转框架11通过回转支承体(省略图示)以能够回转的方式由下部行驶体20支承。在回转框架11上安装有驾驶舱12、起伏油缸13、托架16、伸缩臂30、配重cw、以及提升装置(省略图示)等。
53.驾驶舱12例如配置在回转框架11的前部。在驾驶舱12中,除了配置有供操作员就坐的座椅、各种计量仪器类之外,还配置有在进行起重机作业以及行驶驾驶时使用的操作部、显示部以及声音输出部等。
54.起伏油缸13架设在回转框架11与伸缩臂30之间。通过起伏油缸13的伸缩,伸缩臂30在规定的起伏角度范围内(例如0
°
~84
°
)起伏。
55.在扩大扬程的情况下,起重杆14以能够转动的方式安装在伸缩臂30的前端(臂头)。起重杆14通过朝向前方转动,能够向伸缩臂30的前方突出。
56.钩15是具有钩状形状的吊具,具有主挂钩以及辅挂钩。钩15安装在钢缆19上,该钢缆19挂绕在伸缩臂30的前端部或起重杆14的前端部的滑轮上。钩15伴随着提升装置(省略图示)对钢缆19的提升或转出而升降。
57.配重cw安装在回转框架11的后部。配重cw具有多个单位重块,能够按照通过组合单位重块得到不同的重量的方式进行设定。
58.伸缩臂30通过支承轴(脚销、省略附图标记)以能够转动的方式安装在托架16上。伸缩臂30具有包括前端臂31、中间臂32、以及基端臂33在内的多个臂要素,这些臂要素以嵌套状重叠配置(所谓“伸缩构造”)。通过在内部配置的伸缩用促动器40(参照图5)进行伸缩,多个臂要素中的前端臂31以及中间臂32相对于基端臂33在伸缩方向上滑动地进行伸缩。另一方面,基端臂33不能向伸缩方向移动。通过从在内侧配置的臂要素(即、前端臂31)起依次伸长,伸缩臂30从图1所示的收缩状态向图2所示的伸长状态进行状态转移。
59.另外,在前端臂31的前端部配置有具有滑轮(省略附图标记)的臂头(省略附图标记)。另外,有时在臂头安装有吊斗等作业用附件。此外,在伸缩臂30中,中间臂32的段数不特别限定。
60.下部行驶体20具备车体框架21,车轮22、23,外伸支腿or1、or2,以及发动机(省略图示)等。
61.通过传动机构(省略图示)向车轮22、23传递发动机的驱动力。车轮22、23通过发动机的驱动力旋转,从而移动式起重机1行驶。另外,车轮22、23的操舵角(行驶方向)伴随着在驾驶舱12中设置的方向盘(省略图示)的操作而变化。
62.在行驶时,外伸支腿or1、or2收纳于车体框架21。另一方面,在作业时(上部回转体10动作时),外伸支腿or1、or2向水平方向以及垂直方向突出,提升并支承车体整体,使姿态稳定。
63.如此地,移动式起重机1是对下部行驶体20的行驶部使用了车轮22、23的自行式起重机,能够在一个驾驶室中进行行驶操作与起重机操作。
64.此外,作为移动式起重机1,除了复杂地形起重机之外,还可以举出例如全地形起重机、汽车起重机、或装载形汽车起重机(也称为“船货起重机”)。
65.<伸缩臂>
66.图3a~图3c以及图4a~图4c是用于说明伸缩臂30的构造以及伸长动作的示意图。图3a~图3c以及图4a~图4c是沿着伸缩臂30的宽度方向的纵向截面,图中右侧是伸缩臂30的基端侧,图中左侧是伸缩臂30的前端侧。在此,为了简化说明,例示出中间臂32为1段组成的伸缩臂30进行说明。
67.如图3a~图3c以及图4a~图4c所示,伸缩臂30具有与以往已知的伸缩臂大致相同的结构。伸缩臂30例如具有在伸缩轴的宽度方向上对称的构造。在伸缩臂30的内部配置有用于使伸缩臂30伸缩的伸缩装置a。
68.在伸缩臂30中,前端臂31与中间臂32通过设置在前端臂31的臂连结销(以下,称为“b销”)315连结,中间臂32与基端臂33通过设置在中间臂32的b销325连结。另外,前端臂31、中间臂32、以及基端臂33各自通过油缸连结销(以下称为“c销”)150与伸缩用促动器40连结。通过c销150与伸缩用促动器40连结的前端臂31或中间臂32成为作为伸缩对象的臂要素。
69.前端臂31具有筒形状,具有能够收容伸缩装置a的内部空间。前端臂31的基端部具有c销承受部311、b销保持部314、以及b销315。
70.一对c销承受部311构成为能够各自与设置于销插拔用促动器50的c销150(第1固定销)卡脱。c销承受部311例如相互同轴配置。
71.在c销承受部311的基端侧,b销保持部314固定在前端臂31的框架上,以能够进退的方式保持b销315(第2固定销)。一对b销315例如以同轴的方式配置在b销保持部314,通过施力部件的施力,朝向外侧的中间臂32相互向相反方向施力。也就是说,在前端臂31不进行伸缩的通常时,通过施力部件的施力,b销315插通中间臂32的基端侧b销承受部322或前端侧b销承受部323,并维持在该状态。
72.中间臂32具有筒形状,具有能够收容前端臂31的内部空间。中间臂32的基端部具有c销承受部321、基端侧b销承受部322以及b销保持部324,中间臂32的前端部具有前端侧b销承受部323。
73.一对c销承受部321构成为各自能够与c销150(第1固定销)卡脱。c销承受部321例如相互同轴配置。
74.一对基端侧b销承受部322设置在c销承受部321的基端侧,相互同轴配置。一对前端侧b销承受部323设置在中间臂32的前端部,相互同轴配置。基端侧b销承受部322以及前端侧b销承受部323构成为各自能够供前端臂31的b销315插拔。
75.在比基端侧b销承受部322更靠基端侧,b销保持部324固定于中间臂32的框架,以能够进退的方式保持b销325(第2固定销)。一对b销325例如以同轴的方式配置于销保持部324,通过施力部件的施力,朝向外侧的基端臂33相互向相反方向施力。也就是说,在中间臂32不进行伸缩的通常时,通过施力部件的施力,b销325插通基端臂33的基端侧b销承受部332或前端侧b销承受部333,并维持在该状态。
76.基端臂33具有筒形状,具有能够收容中间臂32的内部空间。基端臂33的基端部具有基端侧b销承受部332,基端臂33的前端部具有前端侧b销承受部333。
77.一对基端侧b销承受部332相互同轴配置。一对前端侧b销承受部333设置于基端臂33的前端部,相互同轴配置。基端侧b销承受部332以及前端侧b销承受部333构成为各自能够供中间臂32的b销325插拔。
78.基于销插拔用促动器50所具备的臂连结模组200的动作,b销315、325向自身的轴向位移。
79.具体而言,b销315架跨并插通中间臂32的基端侧b销承受部322或前端侧b销承受部323。据此,前端臂31与中间臂32连结,成为连结状态。另一方面,如果从中间臂32的基端侧b销承受部322或前端侧b销承受部323拔脱b销315,则前端臂31与中间臂32的连结被解除,成为非连结状态。
80.b销325架跨并插通基端臂33的基端侧b销承受部332或前端侧b销承受部333。据此,中间臂32与基端臂33连结,成为连结状态。另一方面,如果从基端臂33的基端侧b销承受部332或前端侧b销承受部333拔脱b销325,则中间臂32与基端臂33的连结被解除,成为非连结状态。
81.在通过b销315与中间臂32连结的连结状态下,前端臂31相对于中间臂32不能在伸缩方向上移动,在非连结状态下,前端臂31相对于中间臂32能够在伸缩方向上移动。同样地,在通过b销325与基端臂33连结的连结状态下,中间臂32相对于基端臂33不能在伸缩方向上移动,在非连结状态下,中间臂32相对于基端臂33能够在伸缩方向上移动。
82.基于销插拔用促动器50所具备的油缸连结模组100的动作,c销150向自身的轴向位移。
83.具体而言,前端臂31以及中间臂32取得c销150与c销承受部311、321卡合的卡合状态、或者c销150从c销承受部311、321脱离的非卡合状态中的某一方的状态。在卡合状态下,前端臂31以及中间臂32能够与伸缩用促动器40的可动部(在本实施方式中为油缸部42)一同在伸缩方向上移动。在中间臂32移动时,通过b销315与中间臂32连结的前端臂31也一起在伸缩方向上移动。
84.以下,简单说明伸缩臂30的伸长动作。
85.图3a表示伸缩臂30的全缩小状态。在该状态下,前端臂31收容于中间臂32内,通过b销315与中间臂32连结,不能在伸长方向(参照图3c)上移动。另外,c销150与前端臂31的c销承受部311卡合,前端臂31与油缸部42成为卡合状态。
86.如图3b所示,从中间臂32的基端侧b销承受部322拔脱b销315(参照图3b中虚线所围的部分),前端臂31与中间臂32成为非连结状态,前端臂31能够在伸长方向上移动。
87.如图3c所示,伴随着伸缩用促动器40动作从而油缸部42在伸长方向上移动,前端臂31向前端侧移动。
88.如图4a所示,前端臂31移动到规定位置之后,b销315插通中间臂32的前端侧b销承受部323(参照图4a中虚线所围的部分),前端臂31与中间臂32成为连结状态,前端臂31不能在伸长方向上移动。
89.如图4b所示,前端臂31的c销承受部311与c销150的卡合被解除(参照图4b中虚线所围的部分),从前端臂31分离,只油缸部42能够复位到收缩状态。
90.并且,如图4c所示,油缸部42复位到收缩状态,中间臂32的c销承受部321与c销150卡合,中间臂32与油缸部42成为卡合状态。
91.此外,在使中间臂32伸长的情况下,进行与上述相同的动作。另外,在使前端臂31或中间臂32收缩的情况下,进行与上述相反方向的动作。
92.<伸缩装置>
93.上述了的伸缩臂30的伸长动作以及收缩动作通过内置在伸缩臂30的伸缩装置a进行。在伸缩臂30的全缩小状态(图3a所示的状态)下,伸缩装置a配置在前端臂31的内部空间。以下,说明伸缩装置a的详细结构。
94.图5是伸缩装置a的外观斜视图。以下,关于构成伸缩装置a的各结构要素,以其被组装到了伸缩装置a的状态为基准,使用正交坐标系(x、y、z)进行说明。在后述的图中也以共通的正交坐标系(x、y、z)表示。在正交坐标系(x、y、z)中,x方向与伸缩臂30的伸缩方向一致。x方向 侧是伸缩臂30的前端侧,x方向-侧是伸缩臂30的基端侧。在伸缩臂30的起伏角度为0
°
的倒伏状态下,z方向例如与移动式起重机1的上下方向一致。y方向与x方向以及z方向正交,例如与伸缩臂30的宽度方向一致。
95.如图5所示,伸缩装置a具备伸缩用促动器40以及销插拔用促动器50。销插拔用促动器50例如以能够与油缸部42一同移动的方式配置在伸缩用促动器40的基端侧。
96.伸缩用促动器40是具有活塞杆部41(参照图3a等)以及油缸部42的液压油缸。伸缩用促动器40使通过c销150(参照图3a等)与油缸部42连结的臂要素(例如前端臂31或中间臂32)在伸缩方向上移动。油缸部42例如具有带导轨的油缸框架43。油缸框架43的导轨(省略图示)与在伸缩臂30设置的导轨槽卡合。据此,油缸部42能够沿着伸缩臂30在伸缩方向上以稳定的姿态滑动。此外,伸缩用促动器40的主要构造与公知的液压油缸大致相同,因此省略详细的说明。
97.图6~图10表示销插拔用促动器50的结构。图6~图8分别是销插拔用促动器50的斜视图、从z方向 侧观察而得的平面图、从y方向 侧观察而得的侧面图。图9、图10分别是销插拔用促动器50与b销保持部314卡合的状态的斜视图、从x方向-侧观察而得的主视图。
98.在图6~图10中,为区别一对c销150而表示为“c销150a、150b”。另外,在图9、图10中,为区别一对b销315而表示为“b销315a、315b”。
99.如图6~图8所示,销插拔用促动器50配置在油缸部42的x方向-侧(基端侧),与油缸部42一同在伸缩方向上移动。销插拔用促动器50具备电动马达51(电气驱动源)、制动器52、传递机构53、位置检测装置54、锁定机构55(参照图11等)、油缸连结模组100(第1连结装置)以及臂连结模组200(第2连结装置)。传递机构53包括离合器61、减速机62以及扭矩限制器63(参照图14)。
100.各结构要素配置在外壳58内,被单元化。据此,能够实现小型化销插拔用促动器50、提高生产性以及提高系统的可靠性。具体而言,外壳58具有箱状的第1外壳581以及箱状的第2外壳582。
101.第1外壳581的内部空间收容油缸连结模组100。油缸连结模组100的c销150a、150b配置为各自例如能够从第1外壳581的y方向两端部进退。在第1外壳581中,沿x方向插通有伸缩用促动器40的活塞杆部41(参照图3a等)。在第1外壳581的x方向 侧的侧壁上固定有油缸部42的端部。
102.第2外壳582设置在第1外壳的z方向 侧。第2外壳582的内部空间收容臂连结模组200。臂连结模组200的b销用齿条杆220a配置为例如能够从第2外壳582的y方向一端部进
退,b销用齿条杆220b配置为例如能够从另一端部进退。另外,在第2外壳582中沿x方向插通有传递机构53的传递轴56(参照图12)。
103.电动马达51是使油缸连结模组100以及臂连结模组200动作的电气驱动源。电动马达51例如构成为利用电磁力输出旋转运动的旋转式马达。作为旋转式马达,例如能够适用有刷马达(dc马达)、无刷马达dc马达、步进马达等各种电磁马达。电动马达51的动作通过控制装置70(参照图14)控制。
104.通过传递机构53,电动马达51被第2外壳582支承。电动马达51的输出轴(省略图示)在x方向上延伸。电动马达51配置为例如使作为传递机构53的机械要素而在活塞杆部41的外周配置的齿圈(省略图示)与电动马达51的输出轴啮合。通过像这样配置电动马达51,能够在y方向以及z方向上实现销插拔用促动器50的小型化。
105.电动马达51也能够适用大型薄型马达、平面相对型马达等平板马达而配置在油缸框架43内。该情况下,结构能够变得紧凑,而且油缸框架43能够起到保护罩的功能,降低臂伸缩动作中干涉引起的破损风险。另外,对马达外径大加以活用,直接从电动马达51的输出轴向大径的齿圈传递动力,据此能够降低减速比,也能够降低c销用施力机构160或b销用施力机构240(参照图11)在插入动作中的惯性。
106.通过供电用线缆,电动马达51例如与在上部回转体10(参照图1)配置的电源装置(省略图示)连接。另外,通过控制信号传送用线缆,电动马达51例如与在上部回转体10配置的控制装置70连接。这些线缆能够通过在伸缩臂30的基端部或上部回转体10(参照图1)上设置的卷线盘进行转出以及卷取。
107.供电用线缆以及控制信号传送用线缆其布线空间小,能够自由地拉绕,因此与设置液压促动器的配管、液压回路的情况相比较,围绕伸缩臂30的设计的自由度得到显著提升。
108.另外,电动马达51具有能够通过手动把手(省略图示)进行操作的手动操作部511。手动操作部511是用于手动进行销插拔用促动器50(具体而言为油缸连结模组100以及臂连结模组200)的状态转移的操作部。在马达故障时等时,通过手动把手旋转手动操作部511,电动马达51的输出轴旋转从而转移销插拔用促动器50的状态,使b销315、325以及c销150能够插拔。
109.在本实施方式中,通过1个电动马达51,使油缸连结模组100以及臂连结模组200动作。此外,也可以分别设置油缸连结模组100用马达以及臂连结模组200用马达作为电动马达51。例如,在电动马达51的输出轴与传递机构53的齿圈(省略图示)连接的情况下,只要是齿圈的外周,不限制电动马达51的配置,因此能够容易配置多台小型马达作为电动马达51。另外,能够通过增减电动马达51的台数得到所需的扭矩,因此能够以1种类的马达来实现,也能够容易适用于其他机种的设计。
110.制动器52对电动马达51赋予制动力。制动器52构成为例如利用电磁力进行制动的电磁制动器。制动器52的动作由控制装置70控制。
111.在电动马达51的停止状态(非通电状态)下,制动器52限制电动马达51的输出轴的旋转。制动器52例如在油缸连结模组100的抽出状态或臂连结模组200的抽出状态下动作。据此,在电动马达51的停止状态下,油缸连结模组100以及臂连结模组200的抽出状态得以维持。与通过马达扭矩维持抽出状态的情况相比较,能够实现节电,另外,能够防止因成为
锁定状态而导致电动马达51发热。
112.另外,如果在制动时,规定大小的外力作用于油缸连结模组100或臂连结模组200,则制动器52也可以允许电动马达51的旋转(即、滑动)。据此,能够防止销插拔用促动器50的机械要素(例如电动马达51以及各齿轮等)因过载而损伤。
113.制动器52被配置在比传递机构53的减速机62更靠前级。前级指的是:电动马达51的动力向油缸连结模组100或臂连结模组200传递的动力传递路径中的上游侧(x方向-侧),包括电动马达51的上游侧。另一方面,后级指的是:电动马达51的动力传递路径中的下流侧(x方向 侧)。在本实施方式中,制动器52与电动马达51同轴配置在比电动马达51更靠x方向-侧(即、以电动马达51为中心的传递机构53的相反侧)。通过像这样配置制动器52,能够在y方向以及z方向上实现销插拔用促动器50的小型化。另外,将制动器52配置在比减速机62更靠前级与配置在比减速机62更靠后级的情况相比较,维持电动马达51的停止状态所需的制动器扭矩变小,因此能够实现制动器52的小型化。
114.此外,能够对制动器52适用机械式或电磁式等的各种制动器装置。另外,制动器52的位置不限于本实施方式中的位置。
115.传递机构53向油缸连结模组100以及臂连结模组200传递电动马达51的动力(即、旋转运动)。传递机构53配置于第2外壳582。传递机构53具有离合器61、减速机62、以及扭矩限制器63等(参照图14)。传递机构53例如具有配置于活塞杆部41的外周的齿圈(省略图示)以及与齿圈啮合的传递齿轮,离合器61、减速机62以及扭矩限制器63配置于与传递齿轮连接的传递轴56。
116.离合器61配置于传递电动马达51的动力的动力传递路径,以可自如地进行切断及连接的方式将动力向油缸连结模组100以及臂连结模组200传递。在动力传递路径中,离合器61例如配置于减速机62的前级(在本实施方式中,为电动马达51与减速机62之间)。通过像这样配置离合器61,能够降低离合器61的传递扭矩容量,能够实现离合器61的小型化。
117.能够对离合器61适用例如电磁离合器、机械式离合器或扭矩单向件(torque diode)。这些结构是公知,因此简单说明。
118.电磁离合器是以电磁方式使从输入轴向输出轴的动力传递切断或传递的机械要素。在适用电磁离合器的情况下,离合器61的动作例如由控制装置70控制。此外,在使离合器61的动作与电动马达51连动的情况下,无需单独控制离合器61。
119.机械式离合器是通过输入轴与输出轴相互啮合传递动力的机械要素。在适用机械式离合器情况下,离合器61优选单向离合器,该单向离合器一方面,从输入轴向输出轴传递动力,另一方面,切断从输出轴向输入轴的动力,只在单向上传递动力。
120.扭矩单向件是一方面从输入轴向输出轴传递动力,另一方面,切断从输出轴向输入轴的动力的机械要素。
121.在适用机械式离合器以及扭矩单向件的情况下,不需要通过控制装置70等进行电气控制。
122.减速机62使电动马达51的旋转减速并输出。减速机62例如由收容于减速机盒(省略附图标记)的行星齿轮机构构成,输入轴以及输出轴在x方向上延伸。通过像这样配置减速机62,能够在y方向以及z方向上实现销插拔用促动器50的小型化。
123.扭矩限制器63是过载保护装置,该过载保护装置配置于传递电动马达51的动力的
动力传递路径,使作用于构成动力传递路径的机械要素(例如,电动马达51)的扭矩保持在规定值以下。例如,在动力传递路径中,扭矩限制器63配置于减速机62的后级。通过像这样配置扭矩限制器63,与配置在减速机62的前级时相比,能够减小扭矩设定值的公差、偏差的影响。另外,例如,在动力传递路径中,扭矩限制器63也可以配置于减速机62的前级。该情况下,扭矩设定值变小,因此能够实现扭矩限制器63的小型化。
124.此外,通过一直驱动电动马达51,扭矩限制器63持续滑动,能够对油缸连结模组100以及臂连结模组200持续提供规定的扭矩。因此,能够使用扭矩限制器63作为制动器52的替代,维持油缸连结模组100以及臂连结模组200的抽出状态。另外,电动马达51不在锁定状态,因此不会因过载而发热。
125.扭矩限制器63例如由摩擦式扭矩限制器构成,该摩擦式扭矩限制器安装于离合器61的输出轴(传递机构53的传递轴56),在产生大于规定值的扭矩的情况下、输入侧要素与输出侧要素滑动并结合。
126.位置检测装置54基于电动马达51的输出(例如,输出轴的旋转),检测c销150以及b销315、325的位移。位置检测装置54例如检测c销150或b销315、325的从基准位置(参照图17a以及图18a)起的移动方向(旋转方向)以及移动量(旋转角度)。
127.位置检测装置54例如由旋转编码器、电位器等角度传感器构成,且输出与电动马达51的输出轴的旋转量相应的信息(例如,脉冲信号、码信号)。旋转编码器利用内置的编码轮检测并输出输入轴的旋转位移。电位器将旋转角度的变化转换成电阻值的变化并输出。
128.旋转编码器的输出方式不特别限定,既可以是输出与从测定开始位置的旋转量(旋转角度)相应的脉冲信号(相对角度信号)的增量方式,也可以是输出与相对于基准点的绝对性的角度位置对应的码信号(绝对角度信号)的绝对方式。
129.在以绝对方式的旋转编码器构成位置检测装置54的情况下,即使从非通电状态复位至通电状态,也能够检测c销150以及b销315、325的绝对位置。
130.位置检测装置54可以直接设置于电动马达51的输出轴,也可以设置于与电动马达51的输出轴一同旋转的旋转部件(例如旋转轴、齿轮等)。
131.在本实施方式中,位置检测装置54在传递机构53(扭矩限制器63)的后级(x方向 侧)设置于传递轴56,输出与传递轴56的旋转量相应的信息。该情况下,位置检测装置54优选能够对传递轴56的转速(旋转速度)获得足够分辨率的旋转编码器。
132.此外,在传递轴56上固定有油缸连结模组100的c销用缺齿齿轮110、以及臂连结模组200的b销用缺齿齿轮210,因此也可以说位置检测装置54的检测结果是与c销用缺齿齿轮110以及b销用缺齿齿轮210的旋转量相应的信息。
133.此外,位置检测装置54不限于上述的旋转编码器,例如也可以由限位开关构成,也可以由接近传感器构成。限位开关配置于比减速机62更靠后级,基于电动马达51的输出机械性地动作。另外,接近传感器在比减速机62更靠后级,与基于电动马达51的输出旋转的旋转部件对置地配置,基于与上述旋转部件的距离输出检测信号。位置检测装置54的检测结果输出至控制装置70。
134.但是,接近传感器、限位开关例如设置在能够检测c销150以及b销315、325各自的插入状态以及抽出状态的位置,数量至少需要与c销150以及b销用齿条杆220a、220b相同。与之相对,在适用旋转编码器的情况下,能够通过1个检测传感器检测c销150以及b销315、
325各自的状态,因此能够减少部品数量,实现低成本。
135.另外,位置检测装置54的配置不限于本实施方式。例如,位置检测装置54也可以配置于比减速机62更靠前级。即,位置检测装置54也可以基于通过减速机62减速前的电动马达51的旋转,取得向控制装置70输出的信息。位置检测装置54配置于减速机62的前级与配置于减速机62的后级相比较,能够得到高的分辨率。
136.控制装置70例如是车载电脑,该车载电脑具有作为运算/控制装置的cpu(central processing unit,中央处理单元)、作为主存储装置的rom(read only memory,只读存储器)以及ram(random access memory,随机存取存储器)、输入端子、输出端子等。控制装置70基于位置检测装置54的输出,运算与c销150或b销315、325的位置相关的信息。在运算中,使用了表示位置检测装置54的输出和与c销150以及b销315、325的位置相关的信息(例如,从基准位置的移动量)的相关关系的数据(表、映射等)。该数据例如存储于rom。
137.控制装置70例如通过基于位置检测装置54的输出的运算,判断c销150与前端臂31或中间臂32的c销承受部311、321是处于卡合状态(例如,图3a所示的状态)还是处于非卡合状态(例如,图4b所示的状态),即、判断销插拔用促动器50与前端臂31或中间臂32的连结状态。
138.另外,在伸缩对象是前端臂31的情况下,控制装置70通过基于位置检测装置54的检测结果的运算,判断前端臂31的b销315与中间臂32是处于卡合状态(参照图3a、图3c等)还是处于非卡合状态(参照图3b),即、判断前端臂31与中间臂32的连结状态。同样地,在伸缩对象是中间臂32的情况下,控制装置70通过基于位置检测装置54的检测结果的运算,判断中间臂32与基端臂33的连结状态。
139.控制装置70基于运算结果执行例如包括电动马达51、制动器52、离合器61等的动作控制在内的销插拔用促动器50的各种控制。此外,也可以在执行销插拔用促动器50的各种控制时,例如使用在伸缩臂30、伸缩用促动器40上设置的各种传感器取得表示伸缩臂30或伸缩用促动器40的状态的信息。
140.参照图11~图14,说明油缸连结模组100以及臂连结模组200。图11~图13是表示销插拔用促动器50的内部构造的图。图14是示意性地表示销插拔用促动器50的结构的图。
141.图11~图14表示中立状态,在该中立状态下,电动马达51处于停止状态,且油缸连结模组100以及臂连结模组200未动作。在中立状态下,油缸连结模组100以及臂连结模组200一同成为插入状态。例如,通过止动件(省略图示)机械性地限制c销用齿条杆120以及b销用齿条杆220a、220b的移动,保持中立状态。此外,也可以构成为通过c销用施力机构160的施力与b销用施力机构240的施力相互平衡,保持中立状态。
142.另外,图15a、图15b表示臂连结模组200的抽出状态以及油缸连结模组100的抽出状态。如图15a所示,在油缸连结模组100的抽出状态下,臂连结模组200保持在插入状态。如图15b所示,在臂连结模组200的抽出状态下,油缸连结模组100保持在插入状态。
143.油缸连结模组100基于电动马达51的动力(即、旋转运动)动作,在插入状态(参照图11)与抽出状态(参照图15a)之间进行状态转移。
144.油缸连结模组100的插入状态是指如下状态,即、使前端臂31或中间臂32的c销承受部311、321与c销150卡合,连结各自的臂要素与销插拔用促动器50。在该连结状态下,前端臂31以及中间臂32能够与油缸部42以及销连结用促动器50一同移动(参照图3b、图15b
等)。
145.另一方面,油缸连结模组100的抽出状态是指如下状态,即、使c销150从前端臂31或中间臂32的c销承受部311、321脱离,分离各自的臂要素与销连结用促动器50。在该非连结状态下,油缸部42以及销连结用促动器50能够从各自的臂要素独立地移动(参照图4b、图15a等)。
146.臂连结模组200基于电动马达51的动力(即、旋转运动)动作,在插入状态(参照图11)与抽出状态(参照图15b)之间进行状态转移。
147.臂连结模组200的插入状态是指如下状态,即、例如使b销315插通中间臂32的基端侧b销承受部322或前端侧b销承受部323,连结前端臂31与中间臂32。在该连结状态下,在伸缩方向上,前端臂31不能相对于中间臂32移动(参照图3a、图15a等)。
148.另一方面,臂连结模组200的抽出状态是指如下状态,即、例如使b销315从中间臂32的基端侧b销承受部322或前端侧b销承受部323脱离,分离前端臂31与中间臂32。在该非连结状态下,在伸缩方向上,前端臂31能够相对于中间臂32移动(参照图3b、图15b等)。
149.如图11~图14所示,油缸连结模组100具有c销用缺齿齿轮110、c销用齿条杆120、第1齿轮组130、第2齿轮组140、c销150、以及c销用施力机构160。各机械要素110~160是第1连结机构的结构部件的一例。在以下说明中,为区别c销150而表示为“c销150a、150b”。
150.此外,在本实施方式中,在油缸连结模组100中组装有一对c销150a、150b,但也可以独立于油缸连结模组100设置c销150a、150b。
151.c销用缺齿齿轮110是大致圆轮板状的齿轮,c销用缺齿齿轮110的外周表面的一部分具有齿部111(参照图12)。c销用缺齿齿轮110外嵌固定于传递机构53的传递轴56,与传递轴56一同旋转。c销用缺齿齿轮110与臂连结模组200的b销用缺齿齿轮210一同构成开关齿轮g(参照图14)。电动马达51的动力通过开关齿轮g择一性地传递至油缸连结模组100与臂连结模组200中的某一方。
152.在本实施方式中,构成开关齿轮g的c销用缺齿齿轮110以及b销用缺齿齿轮210分别组装到作为第1连结机构的油缸连结模组100以及作为第2连结机构的臂连结模组200中,但也可以独立于第1连结机构以及第2连结机构设置开关齿轮g。
153.另外,开关齿轮g可以发挥c销用缺齿齿轮110以及b销用缺齿齿轮210的功能,例如,如图14所示,也可以由1个缺齿齿轮构成。
154.在以下的说明中,将在油缸连结模组100从插入状态(参照图11)向抽出状态(参照图15a)进行状态转移时,c销用缺齿齿轮110的旋转方向(图14中的r1方向)称为“正向”,将在从抽出状态向插入状态进行状态转移时,c销用缺齿齿轮110的旋转方向(图14中的r2方向)称为“逆向”。
155.在构成c销用缺齿齿轮110的齿部111的凸部中,设置于c销用缺齿齿轮110的正向端部的凸部是定位齿(省略图示)。
156.c销用齿条杆120例如是单向延伸的轴部件,在c销用缺齿齿轮110的下侧(z方向-侧)沿y方向配置。
157.c销用齿条杆120的靠近c销用缺齿齿轮110的一侧(z方向 侧)的表面具有输入侧齿条部121,c销用齿条杆120c的远离c销用缺齿齿轮110的一侧(z方向-侧)的表面具有2个输出侧齿条部122、123。
158.仅当油缸连结模组100从插入状态(参照图11)向抽出状态(参照图15a)进行状态转移时,输入侧齿条部121与c销用缺齿齿轮110的齿部111啮合。
159.具体而言,在油缸连结模组100的插入状态下,输入侧齿条部121的y方向 侧的第1端面(省略图示)与c销用缺齿齿轮110的齿部111中的定位齿(省略图示)抵接,或隔着微小的间隙在y方向上对置。在该状态下,如果c销用缺齿齿轮110向r1方向旋转,则定位齿将第1端面向y方向 侧按压,c销用齿条杆120向y方向 侧移动。并且,与定位齿相比形成在逆向上的齿部111依次与输入侧齿条部121啮合。据此,伴随着c销用缺齿齿轮110向r1方向的旋转,c销用齿条杆120向y方向 侧移动。
160.此外,在从图11所示的油缸连结模组100的插入状态起,c销用缺齿齿轮110向r2方向旋转的情况下,输入侧齿条部121不与c销用缺齿齿轮110的齿部111啮合。
161.如此地,伴随着c销用缺齿齿轮110的旋转,c销用齿条杆120向自身的长度方向(y方向)移动。c销用齿条杆120在油缸连结模组100的插入状态下,位于最靠y方向-侧(参照图11),在抽出状态下,位于最靠y方向 侧(参照图15a)。
162.即、如果在油缸连结模组100的插入状态(中立状态)下,c销用缺齿齿轮110向r1方向旋转,则c销用齿条杆120向y方向 侧移动,转移至抽出状态。另一方面,如果在油缸连结模组100的抽出状态下,c销用缺齿齿轮110向r2方向旋转,则c销用齿条杆120向y方向-侧移动,转移至插入状态。
163.输出侧齿条部122、123各自与第1齿轮组130、第2齿轮组140啮合。
164.第1齿轮组130具有例如驱动齿轮131、中间齿轮132以及从动齿轮133。各齿轮要素由平齿轮构成。
165.具体而言,驱动齿轮131与c销用齿条杆120的输出侧齿条部122以及中间齿轮132啮合。中间齿轮132与驱动齿轮131以及从动齿轮133啮合。从动齿轮133与中间齿轮132以及一方的c销150a的销侧齿条部151啮合。
166.在油缸连结模组100处于插入状态时,驱动齿轮131与c销用齿条杆120的输出侧齿条部122的y方向 侧的端部或靠近端部的部分啮合。另外,从动齿轮133与一方的c销150a的销侧齿条部151的y方向-侧的端部啮合。
167.第2齿轮组140具有例如驱动齿轮141以及从动齿轮142。各齿轮要素由平齿轮构成。
168.具体而言,驱动齿轮141与c销用齿条杆120的输出侧齿条部123以及从动齿轮142啮合。从动齿轮142与驱动齿轮141以及另一方的c销150b的销侧齿条部151啮合。
169.在油缸连结模组100处于插入状态时,驱动齿轮141与c销用齿条杆120的输出侧齿条部123的y方向 侧的端部或靠近端部的部分啮合。另外,从动齿轮142与另一方的c销150b的销侧齿条部151的y方向 侧的端部啮合。
170.在第1齿轮组130中,驱动齿轮131与从动齿轮133通过中间齿轮132连接,与之相对,在第2齿轮组140中,驱动齿轮141与从动齿轮142直接连接。因此,第1齿轮组130中的从动齿轮133的旋转方向与第2齿轮组140中的从动齿轮142的旋转方向成为逆向。
171.一对c销150a、150b例如配置为,在y方向上相互同轴。优选c销150a、150b关于伸缩用促动器40的活塞杆部41的中心对称。据此,能够防止活塞杆部41产生弯曲应力,并且能够使高度方向(z方向)的尺寸变小。
172.此外,c销150a、150b可以在伸缩方向(x方向)上左右对称配置,例如,也可以配置在z方向上相互偏离的位置,也可以设置在相对于活塞杆部41偏心的位置(例如,活塞杆部41的z方向-侧)。
173.在以下,c销150a、150b的前端部是指相互远离侧的端部,基端部是指相互接近侧的端部。
174.c销150a、150b在外周表面上具有销侧齿条部151。一方的c销150a的销侧齿条部151与第1齿轮组130的从动齿轮133啮合。另一方的c销150b的销侧齿条部151与第2齿轮组140的从动齿轮142啮合。
175.c销150a、150b各自伴随着从动齿轮133、142的旋转,向自身的轴向(y方向)移动。具体而言,一方的c销150a在油缸连结模组100从插入状态向抽出状态进行状态转移时,向y方向-侧移动,在从抽出状态向插入状态进行状态转移时,向y方向 侧移动。另一方的c销150b在油缸连结模组100从插入状态向抽出状态进行状态转移时,向y方向 侧移动,在从抽出状态向插入状态进行状态转移时,向y方向-侧移动。即、在上述的状态转移中,c销150a、150b在y方向上相互向相反方向移动。
176.c销用施力机构160对c销150a、150b向相互远离的方向施力。c销用施力机构160例如由一对压缩卷簧构成。在本实施方式中,c销用施力机构160配置在c销150a、150b的基端侧,对c销150a、150b朝向前端侧施力。
177.如果电动马达51向r1方向旋转从而油缸连结模组100成为抽出状态(参照图15a)后,电动马达51动作停止,则油缸连结模组100通过c销用施力机构160的施力自动复位到插入状态。但是,在制动器52正动作的情况下,油缸连结模组100不自动复位到插入状态,而是保持抽出状态。
178.此外,c销用施力机构160可以直接对c销150a、150b施力,也可以通过其他部件施力。另外,也可以省略c销用施力机构160,基于电动马达51的动力,油缸连结模组100从抽出状态向插入状态进行状态转移。即使在该情况下,从故障保护的观点出发,结构上优选设置c销用施力机构160,在马达故障时复位到安全侧的插入状态。
179.如图11~图13所示,臂连结模组200具有b销用缺齿齿轮210、一对b销用齿条杆220a、220b、同步齿轮230(参照图14)以及b销用施力机构240。各机械要素210~240是第2连结机构的结构部件的一例。在以下说明中,为区别b销315而表示为“b销315a、315b”。另外,说明臂连结模组200作用于b销315的情况,但是作用于b销325的情况也相同。
180.b销用缺齿齿轮210为大致圆轮板状的齿轮,在外周表面的一部分上具有齿部211。b销用缺齿齿轮210在传递轴56中外嵌固定于比c销用缺齿齿轮110更靠x方向 侧,与传递轴56一同旋转。如前述,b销用缺齿齿轮210与油缸连结模组100的c销用缺齿齿轮110一同构成开关齿轮g(参照图14)。
181.在以下说明中,将在臂连结模组200从插入状态(参照图11)向抽出状态(参照图15b)进行状态转移时的b销用缺齿齿轮210的旋转方向(图14中的r2方向)称为“正向”,将在从抽出状态向插入状态进行状态转移时的b销用缺齿齿轮210的旋转方向(图14中的r1方向)称为“逆向”。
182.在构成b销用缺齿齿轮210的齿部211的凸部中,设置于b销用缺齿齿轮210的正向端部的凸部是定位齿(省略附图标记)。
183.即、在臂连结模组200从插入状态向抽出状态进行状态转移时的b销用缺齿齿轮210的旋转方向r2与在油缸连结模组100从插入状态向抽出状态进行状态转移时的c销用缺齿齿轮110的旋转方向r1相反。
184.一对b销用齿条杆220a、220b例如是单向延伸的轴部件,相互平行地沿y方向配置在b销用缺齿齿轮210的上侧(z方向 侧)。另外,b销用齿条杆220a、220b在x方向上以同步齿轮230(参照图14)为中心配置。
185.b销用齿条杆220a、220b各自具有与b销保持部314的卡止片314a卡合的卡合部221。卡止片314a例如设置在b销保持部314中的y方向两端部(b销315a、315b附近)。
186.一方的b销用齿条杆220b在靠近b销用缺齿齿轮210侧的面上具有驱动侧齿条部222。另外,b销用齿条杆220a、220b在沿x方向对置的面上具有同步侧齿条部223(参照图14)。同步侧齿条部223分别与同步齿轮230啮合。
187.仅当臂连结模组200从插入状态(参照图11)向抽出状态(参照图15b)进行状态转移时,驱动侧齿条部222与b销用缺齿齿轮210的齿部211啮合。
188.具体而言,在臂连结模组200的插入状态下,驱动侧齿条部222的y方向 侧的第1端面(省略图示)与b销用缺齿齿轮210的齿部211中的定位齿(省略图示)抵接,或隔着微小的间隙在y方向上对置。在该状态下,如果b销用缺齿齿轮210向r2方向旋转,则定位齿将第1端面向y方向 侧按压,一方的b销用齿条杆220b向y方向 侧移动。
189.另外,如果一方的b销用齿条杆220b向y方向 侧移动,则同步齿轮230旋转,另一方的b销用齿条杆220a向y方向-侧(即、b销用齿条杆220b的相反侧)移动。
190.此外,在从图11所示的臂连结模组200的插入状态起,b销用缺齿齿轮210向r1方向旋转的情况下,驱动侧齿条部222不与b销用缺齿齿轮210的齿部211啮合。
191.如此地,伴随着b销用缺齿齿轮210的旋转,b销用齿条杆220a、220b分别向自身的长度方向(y方向)移动。一方的b销用齿条杆220b在臂连结模组200的插入状态下,位于最靠y方向-侧(参照图11),在抽出状态下,位于最靠y方向 侧(参照图15b)。另外,另一方的b销用齿条杆220a在臂连结模组200的插入状态下,位于最靠y方向 侧(参照图11),在抽出状态下,位于最靠y方向-侧(参照图15b)。
192.伴随着一方的b销用齿条杆220b向y方向移动,b销保持部314的一方的卡止片314a与b销用齿条杆220b的卡合部221抵接。并且,通过b销保持部314的支承b销315b的部件向y方向移动,b销315b向插入状态或抽出状态转移。
193.同样地,伴随着另一方的b销用齿条杆220a向y方向移动,b销保持部314的另一方的卡止片314a与b销用齿条杆220a的卡合部221抵接。并且,通过b销保持部314的支承b销315a的部件向y方向移动,b销315a向插入状态或抽出状态转移。
194.在上述状态转移中,b销315a、315b相互在y方向上沿相反方向移动。
195.此外,一方的b销用齿条杆220b向y方向 侧的移动、以及、另一方的b销用齿条杆220a向y方向-侧的移动例如通过与外壳58上设置的止动件(省略图示)抵接进行限制。
196.b销用施力机构240对b销用齿条杆220a、220b向相互远离的方向施力。b销用施力机构240例如由一对压缩卷簧构成。在本实施方式中,b销用施力机构240内置在b销用齿条杆220a、220b中,对b销用齿条杆220a、220b向前端侧施力。
197.如果电动马达51向r2方向旋转从而臂连结模组200成为抽出状态(参照图15b)后,
电动马达51的动作停止,则臂连结模组200通过b销用施力机构240的施力自动复位到插入状态(参照图11)。但是,在制动器52正动作的情况下,臂连结模组200不自动复位到插入状态,而是保持抽出状态。
198.此外,b销用施力机构240可以直接对b销用齿条杆220a、220b施力,也可以通过其他部件施力。另外,也可以省略b销用施力机构240,基于电动马达51的动力,臂连结模组200从抽出状态向插入状态进行状态转移。即使在该情况下,从故障保护的观点出发,结构上优选设置b销用施力机构240,在马达故障时复位到安全侧的插入状态。
199.锁定机构55能够防止如下情况:来自电动马达51的动力以外的外力作用于油缸连结模组100(例如,c销用齿条杆120)或臂连结模组200(例如,b销用齿条杆220a、220b),从而油缸连结模组100和臂连结模组200同时向抽出状态进行状态转移。即、锁定机构55在臂连结模组200与油缸连结模组100中的至少一方的连结机构正动作的状态下,阻止另一方的连结机构的动作。
200.参照图16a~图16c,说明锁定机构55。图16a表示油缸连结模组100以及臂连结模组200处于插入状态(中立位置)时的情形,图16b、图16c分别表示臂连结模组200从插入状态向抽出状态转移进行转移时的情形。此外,在图16a~图16c中,将油缸连结模组100的c销用缺齿齿轮110以及臂连结模组200的b销用缺齿齿轮210作为一体形成的开关齿轮g示出。
201.如图16a等所示,锁定机构55具有第1凸部551、第2凸部552以及凸轮部件553(锁定侧旋转部件)。
202.第1凸部551一体设置于油缸连结模组100的c销用齿条杆120。具体而言,第1凸部551设置于与c销用齿条杆120的输入侧齿条部121相邻的位置。
203.第2凸部552一体设置于臂连结模组200的一方的b销用齿条杆220b。具体而言,第2凸部552设置于与一方的b销用齿条杆220b的驱动侧齿条部222相邻的位置。
204.凸轮部件553是大致新月形状的板状部件。凸轮部件553在周向上的一端具有第1凸轮承受部553a,在另一端具有第2凸轮承受部553b。
205.凸轮部件553例如在传递轴56上外嵌固定于从外嵌固定有开关齿轮g的位置沿x方向偏离的位置。此外,在本实施方式的情况下,凸轮部件553外嵌固定于c销用缺齿齿轮110与b销用缺齿齿轮210之间。即、凸轮部件553与开关齿轮g同轴设置,伴随着传递轴56的旋转,与开关齿轮g一同以传递轴56为中心轴旋转。
206.此外,凸轮部件553也可以一体设置于开关齿轮g。另外,凸轮部件553也可以一体设置于c销用缺齿齿轮110以及b销用缺齿齿轮210中的至少一方的缺齿齿轮。
207.如图16b所示,在开关齿轮g的齿部g1与b销用齿条杆220b的驱动侧齿条部222啮合的状态下,凸轮部件553的第1凸轮承受部553a位于比第1凸部551更靠y方向 侧。即、第1凸轮承受部553a与第1凸部551隔着y方向上的微小的间隙对置。在该状态下,即使外力(图16b中的外力fa)朝向y方向 侧作用于c销用齿条杆120,也会被间隙吸收。
208.如果对c销用齿条杆120朝向y方向 侧施加更大的外力fa,则c销用齿条杆120从图16b中二点划线所示的位置向实线所示的位置移动。在该状态下,第1凸部551与第1凸轮承受部553a抵接,能防止c销用齿条杆120向y方向 侧的移动。
209.另外,如图16c所示,在开关齿轮g的齿部g1与c销用齿条杆120的输入侧齿条部121啮合的状态下,凸轮部件553的第2凸轮承受部553b位于比第2凸部552更靠y方向 侧。即、第
2凸轮承受部553b与第2凸部552隔着y方向上的微小间隙对置。在该状态下,即使对b销用齿条杆220b施加y方向 侧的外力(图16c中的外力fb),也会被间隙吸收。
210.如果对b销用齿条杆220b朝向y方向 侧施加更大的外力fb,则b销用齿条杆220b从图16c中二点划线所示的位置到实线所示的位置向y方向 侧移动。在该状态下,第2凸部552与第2凸轮承受部553b抵接,能防止b销用齿条杆220b向y方向 侧的移动。
211.<油缸连结模组100以及臂连结模组200的动作>
212.参照图17a~图17c以及图18a~图18c,说明油缸连结模组100以及臂连结模组200的动作的一例。图17a~图17c以及图18a~图18c所示的动作例如是使前端臂31伸长的情况下的油缸连结模组100以及臂连结模组200的抽出动作。
213.在以下,将在使臂连结模组200从插入状态向抽出状态进行转移时的电动马达51的旋转称为“正转”,将在使油缸连结模组100从插入状态向抽出状态进行转移时的电动马达51的旋转称为“反转”。
214.图17a~图17c是用于说明油缸连结模组100的动作的示意图。图17a~图17c表示油缸连结模组100从插入状态向抽出状态进行转移的情况下的动作。在图17a~图17c中,将c销用缺齿齿轮110以及b销用缺齿齿轮210作为一体形成的开关齿轮g示出。另外,在图17a~图17c中,省略锁定机构55。
215.如图17a所示,在前端臂31伸长前的收缩状态下,油缸连结模组100处于中立状态。即、c销150与臂31的c销承受部311卡合,前端臂31与油缸连结模组100处于连结状态。
216.在油缸连结模组100从插入状态向抽出状态进行状态转移的情况下,电动马达51的动力经以下的第1路径以及第2路径向c销150a、150b传递。
217.第1路径为c销用缺齿齿轮110

c销用齿条杆120

第1齿轮组130

一方的c销150a。第2路径为c销用缺齿齿轮110

c销用齿条杆120

第2齿轮组140

另一方的c销150b。
218.如图17b所示,如果电动马达51反转,则c销用缺齿齿轮110向r1方向旋转。伴随着c销用缺齿齿轮110的旋转,c销用齿条杆120向y方向 侧(图17a~图17c中的右侧)位移。与之相伴,在第1路径中,通过第1齿轮组130,一方的c销150a向y方向-侧(图17a~图17c中的左侧)位移。在第2路径中,通过第2齿轮组140,另一方的c销150b向y方向 侧(图17a~图17c中的右侧)位移。即、在油缸连结模组100从插入状态向抽出状态进行状态转移时,一方的c销150a与另一方的c销150b向相互靠近的方向位移。
219.最终地,如图17c所示,c销150a、150b从c销承受部311完全脱离,油缸连结模组100与前端臂31成为非连结状态。此外,油缸连结模组100从抽出状态向插入状态的状态转移基于c销用施力机构160的施力自动地进行。
220.图18a~图18c是用于说明臂连结模组200的动作的示意图。图18a~图18c表示臂连结模组200从插入状态向抽出状态进行转移的情况下的动作。在图18a~图18c中,将c销用缺齿齿轮110以及b销用缺齿齿轮210作为一体形成的开关齿轮g示出。另外,在图18a~图18c中,省略锁定机构55。
221.如图18a所示,在前端臂31伸长前的收缩状态下,油缸连结模组100以及臂连结模组200成为中立状态。即、前端臂31通过b销315与中间臂32连结,相对于中间臂32不能在伸缩方向上移动。
222.在臂连结模组200从插入状态向抽出状态进行状态转移的情况下,电动马达51的动力经b销用缺齿齿轮210

一方的b销用齿条杆220b

同步齿轮230

另一方的b销用齿条杆220a这一路径传递。
223.如图18b所示,如果电动马达51正转,则b销用缺齿齿轮210向r2方向旋转。伴随着b销用缺齿齿轮210的旋转,一方的b销用齿条杆220b向y方向 侧(图18a~图18c中的右侧)位移。另外,同步齿轮230旋转,另一方的b销用齿条杆220a承受同步齿轮230的旋转而向y方向-侧(图18a~图18c中的左侧)位移。即、在臂连结模组200从插入状态向抽出状态进行状态转移时,一方的b销用齿条杆220b与另一方的b销用齿条杆220a向相互靠近的方向位移。据此,与b销用齿条杆220a、220b连接的b销保持部314也收缩,在b销保持部314中保持的b销315从b销承受部322缓缓拔脱。
224.最终地,如图18c所示,b销315a、315b从b销承受部322完全脱离,前端臂31与中间臂32成为非连结状态。此外,臂连结模组200从抽出状态向插入状态的状态转移基于b销用施力机构240的施力自动地进行。
225.<伸缩动作时的控制>
226.图19是表示伸缩臂30在伸长动作时的控制的一例的定时图。为了简便,说明使前端臂31从全缩小状态伸长的情况。此外,b销315的插入状态、抽出状态对应臂连结模组200的插入状态、抽出状态,c销150的插入状态、抽出状态对应油缸连结模组100的插入状态、抽出状态。电动马达51、制动器52以及离合器61的on(启动)/off(关闭)的切换由控制装置70控制。
227.图19中的区间t0~t1是伸长动作初期的收缩状态,油缸连结模组100以及臂连结模组200成为中立状态(参照图17a、图18a)。即、前端臂31通过b销315与中间臂32连结,相对于中间臂32不能在伸缩方向上移动。另外,c销150与前端臂31的c销承受部311卡合,前端臂31与油缸部42成为连结状态。
228.区间t0~t1中的各机械要素的状态如下。
229.电动马达51:off(关闭)
230.离合器61:off(关闭)
231.制动器52:off(关闭)
232.c销150(油缸连结模组100):插入状态
233.b销315(臂连结模组200):插入状态
234.如果控制装置70接受操作员对伸缩臂30的伸长操作(定时t1),则控制离合器61到on(启动)状态(连接状态),并且使电动马达51正转。b销315缓缓从插入状态向抽出状态进行转移。
235.区间t1~t2中的各机械要素的状态如下。
236.电动马达51:on(启动)
237.离合器61:on(启动)
238.制动器52:off(关闭)
239.c销150(油缸连结模组100):插入状态
240.b销315(臂连结模组200):插入状态

抽出状态(抽出动作)
241.此时,如果b销315钩挂在中间臂32的基端侧b销承受部322等而难以抽出,则从电
动马达51向臂连结模组200的动力传递路径中的旋转要素不能顺畅地旋转,产生过载。并且,大电流流经电动马达51,存在发热或者烧毁的风险。
242.在本实施方式中,在动力传递路径上配置有扭矩限制器63,施加在动力传递路径中的机械要素上的负荷保持在规定值以下。因此,能够防止起因于在b销315的抽出动作时b销315难以抽离而损伤机械要素。
243.控制装置70基于位置检测装置54的检测结果等判断b销315的状态,如果b销315向抽出状态转移(定时t2),则使离合器61维持在on(启动)状态,使电动马达51停止。另外,使制动器52处于on(启动)状态,从而保持b销315的抽出状态。
244.此外,使电动马达51处于off(关闭)的定时与使制动器52处于on(启动)的定时由控制装置70适宜进行控制。例如,通过使制动器52处于on(启动)后,使电动马达51处于off(关闭),能够可靠地保持b销315的抽出状态。
245.在定时t2时,b销315从基端侧b销承受部322完全脱离,前端臂31与中间臂32成为非连结状态。省略图示,在区间t2~t3中,控制装置70控制伸缩用促动器40,使油缸部42向伸长方向移动。与之相伴,通过油缸连结模组100与油缸部42连接的前端臂31向伸长方向移动。
246.区间t2~t3中的各机械要素的状态如下。
247.电动马达51:off(关闭)
248.离合器61:on(启动)
249.制动器52:on(启动)
250.c销150(油缸连结模组100):插入状态
251.b销315(臂连结模组200):抽出状态
252.如果前端臂31移动到规定的位置成为伸长状态(定时t3),则控制装置70将离合器61以及制动器52控制为off(关闭)状态。通过b销用施力机构240的施力,臂连结模组200复位到中立状态。与之相伴,b销315从抽出状态向插入状态转移,插通前端侧b销承受部323。
253.区间t3~t4中的各机械要素的状态如下。
254.电动马达51:off(关闭)
255.离合器61:off(关闭)
256.制动器52:off(关闭)
257.c销150(油缸连结模组100):插入状态
258.b销315(臂连结模组200):抽出状态

插入状态(插入动作)
259.如此地,在b销315的插入动作中,利用b销用施力机构240复位到中立状态。该情况下,如果连接从电动马达51向臂连结模组200的动力传递路径,则伴随着b销315的插入动作,电动马达51向抽出动作时的旋转方向的相反方向旋转。并且,包括电动马达51在内的旋转要素因惯性力不会停止在中立位置,有可能因超限运转而产生使开关齿轮g向抽离c销150的方向旋转的推力。
260.对此,在本实施方式中,离合器61配置于动力传递路径,在利用b销用施力机构240复位到中立状态时,从臂连结模组200向电动马达51的动力的传递被切断。因此,能够防止在b销315的插入动作时,c销150暂时地向抽出状态进行转移从而动作变得不稳定。
261.如果b销315与前端侧b销承受部323完全卡合(定时t4),则控制装置70b为了使伸
缩用促动器40返回收缩状态,而使c销150向抽出状态转移。即、控制装置70在定时t5时,控制离合器61为on(启动)状态(连接状态),并且使电动马达51反转。c销150缓缓从插入状态向抽出状态进行转移。
262.区间t5~t6中的各机械要素的状态如下。
263.电动马达51:on(启动)
264.离合器61:on(启动)
265.制动器52:off(关闭)
266.c销150(油缸连结模组100):插入状态

抽出状态(抽出动作)
267.b销315(臂连结模组200):插入状态
268.此时,如果c销150钩挂在前端臂31的c销承受部311等而难以抽出,则从电动马达51向油缸连结模组100的动力传递路径中的旋转要素不能顺畅地旋转,产生过载。并且,大电流流经电动马达51,存在发热或者烧毁的风险。
269.在本实施方式中,在动力传递路径上配置有扭矩限制器63,施加在动力传递路径中的机械要素上的负荷保持在规定值以下。因此,能够防止起因于在c销150的抽出动作时c销150难以抽离而损伤机械要素。
270.控制装置70基于位置检测装置54的检测结果等判断c销150的状态,如果c销150向抽出状态进行转移(定时t6),则使离合器61维持在on(启动)状态,使电动马达51停止。另外,使制动器52处于on(启动)状态,从而保持c销150的抽出状态。
271.在定时t6时,c销150从前端臂31的c销承受部311完全脱离,油缸连结模组100与前端臂31成为非连结状态。省略图示,在区间t6~t7中,控制装置70控制伸缩用促动器40,使油缸部42向收缩方向移动。此时,油缸部42处于与前端臂31、中间臂32及基端臂33非连结的状态,因此,油缸部42单独地向收缩方向移动。
272.区间t6~t7中的各机械要素的状态如下。
273.电动马达51:off(关闭)
274.离合器61:on(启动)
275.制动器52:on(启动)
276.c销150(油缸连结模组100):抽出状态
277.b销315(臂连结模组200):插入状态
278.如果伸缩用促动器40成为收缩状态(定时t7),则控制装置70将离合器61以及制动器52控制为off(关闭)状态。通过c销用施力机构160的施力,油缸连结模组100复位到中立状态。与之相伴,c销150从抽出状态向插入状态转移,与中间臂32的c销承受部321卡合。另外,在b销用齿条杆220a、220b上卡合有中间臂32的b销保持部324。
279.区间t7~t8中的各机械要素的状态如下。
280.电动马达51:off(关闭)
281.离合器61:off(关闭)
282.制动器52:off(关闭)
283.c销150(油缸连结模组100):抽出状态

插入状态(插入动作)
284.b销315(臂连结模组200):插入状态
285.如此地,在c销150的插入动作中,利用c销用施力机构160复位到中立状态。该情况
下,如果连接从电动马达51向油缸连结模组100的动力传递路径,则伴随着c销150的插入动作,电动马达51向抽出动作时的旋转方向的相反方向旋转。并且,包括电动马达51在内的旋转要素因惯性力不会停止在中立位置,有可能因超限运转而产生使开关齿轮g向抽离b销325的方向旋转的推力。
286.对此,在本实施方式中,在动力传递路径中配置有离合器61,在利用c销用施力机构160复位到中立状态时,从油缸连结模组100向电动马达51的动力的传递被切断。因此,能够防止在c销150的插入动作时,b销325暂时地向抽出状态进行转移从而动作变得不稳定。
287.如果c销150与中间臂32的c销承受部321完全卡合(定时t8)、则保持中立状态。此外,在使中间臂32伸长的情况下,进行与上述相同的动作。另外,在使前端臂31或中间臂32收缩的情况下,进行与上述相反方向的动作。
288.在此,通常,在构成销插拔用促动器50的机械要素上涂抹润滑油,以使b销315及c销150的抽出动作以及插入动作顺畅地进行。该情况下,如果由于周围的环境温度、老化,润滑油的粘度变高,则有可能妨碍b销315以及c销150的插拔动作。尤其,b销315以及c销150的插入动作利用施力进行,因此,存在高粘度的润滑油成为阻力,动作时间变得不稳定的风险。
289.于是,在本实施方式中,在c销150因c销用施力机构160的施力而复位到插入状态时、以及、在b销315因b销用施力机构240的施力而复位到插入状态时,控制装置70c执行使电动马达51动作的马达辅助处理。
290.图20是用于说明适用了马达辅助处理的伸缩臂30的伸长动作的定时图。
291.如图20所示,当在区间t3~t4中进行b销315的插入动作的情况下,控制装置70使电动马达51短时间(例如,0.01~0.5sec)反转。另外,当在区间t7~t8中进行c销150的插入动作的情况下,控制装置70使电动马达51正转。据此,通过电动马达51的动力解除c销150或b销315因润滑油的粘度而变得难以移动的状态,能够顺畅地进行随后的通过c销用施力机构160或b销用施力机构240的施力向中立状态的复位。
292.该马达辅助处理可以在b销315以及c销150的插入动作时总是进行,也可以仅在规定条件成立时进行。规定条件包括周围的环境温度(例如,-10℃以下)、使用时间等。另外,作业者可以手动设定是否进行马达辅助处理。另外,可以选择性地针对b销315以及c销150进行马达辅助处理。
293.进而,控制装置70可以与环境温度相应地决定马达辅助处理中的电动马达51的驱动开始定时、驱动时间。据此,因为进行适当的马达辅助处理,所以能够防止因超限运转而在使c销150或b销315、325抽离的方向上产生推力。
294.如此地,本实施方式所涉及的移动式起重机1(作业机)具备:伸缩臂30,具有以能够伸缩的方式重叠的第1臂(例如,前端臂31)以及第2臂(例如,中间臂32);伸缩用促动器40,使第1臂相对于第2臂在伸缩方向上移动;电动马达51(电气驱动源),设置于伸缩用促动器40的油缸部42(可动部);c销150(第1固定销),连结伸缩用促动器40和第1臂;c销用施力机构160(第1施力机构),对c销150施力以维持伸缩用促动器40与第1臂的连结状态;油缸连结模组100(第1连结机构),通过基于电动马达51的动力而动作,插拔c销150,从而切换伸缩用促动器40与第1臂的连结状态和非连结状态;b销315、325(第2固定销),连结第1臂和第2臂;b销用施力机构240(第2施力机构),对b销315、325施力以维持第1臂与第2臂的连结状
态;臂连结模组200(第2连结机构),通过基于电动马达51的动力而动作,插拔b销315、325,从而切换第1臂与第2臂的连结状态和非连结状态;以及控制装置70,控制电动马达51的动作。在c销150因c销用施力机构160的施力而复位时、和/或、在b销315、325因b销用施力机构240的施力而复位时,控制装置70执行使电动马达51动作的马达辅助处理。
295.根据移动式起重机1,油缸连结模组100以及臂连结模组200都是电动式,因此,无需在伸缩臂30的内部空间设置如现有构造那样的液压回路。因此,能够有效活用液压回路原本所使用的空间,提高伸缩式臂30的内部空间中的设计的自由度。
296.另外,在c销150因c销用施力机构160的施力而复位时、和/或、在b销315、325因b销用施力机构240的施力而复位时,执行马达辅助处理,因此,能够短时间稳定地进行c销150以及b销315、325的插入动作。
297.因此,根据移动式起重机1,能够实现提高伸缩臂30周边的设计的自由度以及臂伸缩时的可靠性。
298.此外,在移动式起重机1中,在规定条件成立时,控制装置70执行马达辅助处理。据此,能够根据需要适当执行马达辅助处理,因此,能够优化与c销150以及b销315、325的插入动作相关的控制,能够抑制控制装置70的处理负荷伴随着马达辅助处理的执行增加。
299.具体而言,以周围的环境温度为规定温度以下作为规定条件,在周围的环境温度为规定温度以下的情况下,控制装置70执行马达辅助处理。据此,在构成销插拔用促动器50的机械要素上涂抹的润滑油为高粘度,而成为插入动作的阻力时,能够可靠地执行马达辅助处理。
300.另外,控制装置70与环境温度相应地决定马达辅助处理中的电气驱动源的驱动开始定时和/或驱动时间。据此,因为进行适当的马达辅助处理,所以能够防止因超限运转而在使c销150或b销315、325抽离的方向上产生推力。
301.以上,基于实施方式,具体说明了本发明人所做的发明,但是本发明不限于上述实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内变更。
302.例如,也可以是作为电动马达51,适用具有在内侧配置的中空的定子以及在外侧配置的转子的中空马达,配置于活塞杆部41的外周,传递机构53的传递齿轮(省略图示)与在转子上设置的齿轮啮合。
303.另外,实施方式所示的电动马达51的配置是一例,也可以按照输出轴(省略图示)在y方向或z方向上延伸的方式配置电动马达51。
304.另外,电动马达51不限于旋转式马达,也能够适用输出直线运动的线性马达(直动型促动器)。
305.另外,本发明所涉及的作业机不限定于移动式起重机,也能够适用于具备伸缩臂的其他作业机(例如,高空作业车)。
306.应该考虑到此次公开的实施方式其全部内容仅是例示而非限制性的内容。本发明的范围不是上述的说明而是由权利要求书所示,包括与权利要求书等同的意义及范围内的所有变更。
307.2019年8月21日提交的日本特愿2019-151517的日本技术中包含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容全部被引用至本技术中。
308.附图标记说明
309.1 移动式起重机(作业机)
310.30 伸缩臂
311.31 前端臂
312.311 c销承受部
313.314 b销保持部
314.315、315a、315b b销
315.32 中间臂
316.321 c销承受部
317.322 基端侧b销承受部
318.323 前端侧b销承受部
319.324 b销保持部
320.325 b销
321.33 基端臂
322.a 伸缩装置
323.40 伸缩用促动器
324.41 活塞杆部
325.42 油缸部(可动部)
326.50 销插拔用促动器
327.51 电动马达(电气驱动源)
328.52 制动器
329.53 传递机构
330.54 位置检测装置
331.55 锁定机构
332.56 传递轴
333.61 离合器
334.62 减速机
335.63 扭矩限制器
336.100 油缸连结模组(第1连结机构)
337.110 c销用缺齿齿轮
338.120 c销用齿条杆
339.130 第1齿轮组
340.140 第2齿轮组
341.150、150a、150b c销
342.160 c销用施力机构(第1施力机构)
343.200 臂连结模组(第2连结机构)
344.210 b销用缺齿齿轮
345.220a、220b b销用齿条杆
346.230 同步齿轮
347.240 b销用施力机构(第2施力机构)
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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