JP2003056008A

JP2003056008A - 建設機械

Info

Publication number: JP2003056008A
Application number: JP2001241461A
Authority: JP
Inventors: Satoru Matsumoto; 哲松本
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】建設機械のキャビンにおいて当該建設機械を
操作する操作弁を電気操作弁とし、同時にキャビンを上
部旋回体から分離して浮動的に支持することで居住性に
優れ長時間運転してもオペレータの疲労が少ない建設機
械を提供する。【解決手段】建設機械の各アクチュエータ用の切換弁
を操作するために操作キャビン内に設ける操作弁を電気
操作弁２６、２８、３０とし、前記操作キャビン２０を
吸振装置２２を介して浮動支持する。操作キャビン２０
内に操作弁２６、２８、３０からの電気信号の演算増幅
装置３４を設け、操作キャビン２０の外部に電気油圧変
換器４８を配置すると共にこれを可撓性配線４６を介し
て前記演算増幅装置３４に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、操作キャビン内におい
てオペレータが各種操作を行なう建設機械に係わり、特
に居住性に優れ長時間運転してもオペレータの疲労が少
ない建設機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の建設機械、例えば、油圧ショベル
１は、図５に示すように、下部走行体２と、前記下部走
行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体４とから構
成される。

【０００３】前記上部旋回体４は、その前部側に俯仰動
可能に設けられたブーム６、アーム８およびバケット１
０とそれぞれに接続されるブーム用シリンダ１４Ａとア
ーム用シリンダ１４Ｂとバケット用シリンダ１４Ｃから
なる作業装置１１を備える。さらに、上部旋回体４に
は、その作業装置１１の後方に操作キャビン２０が設け
られる。この操作キャビン２０内には、椅子２４が配置
され、複数の操作弁５６、５８、６０が椅子２４周辺に
設けられる。ここで、操作弁は５６、５８、６０の他に
も複数存在するが代表として操作弁５６、５８、６０に
ついて以後記述する。この複数の操作弁５６、５８、６
０は、それぞれブーム用シリンダ１４Ａ、アーム用シリ
ンダ１４Ｂ、図示しない下部走行体２の走行用油圧モー
タの圧油の給排を切換える切換弁１５、１６、１７を操
作するための油圧パイロット弁である。

【０００４】前記操作弁５６、５８、６０は、操作キャ
ビン２０内部に配設されるパイロット油圧配管６２を介
して操作キャビン２０外部に設けられた切換弁１５、１
６、１７に接続される。この切換弁１５、１６、１７
は、上部旋回体４上にある可変容量ポンプ１２とポンプ
ラインを介して接続され、さらにアクチュエータライン
を経て前記各アクチュエータに接続される。

【０００５】オペレータが操作弁５６、５８、６０を操
作するとパイロット圧力が切換弁１５、１６、１７に伝
達されて切換弁が切換えられる。その結果、可変容量ポ
ンプ１２からの吐出油が切換弁に接続されたアクチュエ
ータに供給されて操作した操作弁に対応する駆動対象の
アクチュエータが動作する。

【０００６】従来技術においては、操作弁が油圧パイロ
ット弁方式であるため、操作キャビン２０内に設けた操
作弁と操作キャビン２０の外部に設けた切換弁とを接続
するための複数の油圧パイロット配管６２がキャビン内
に配置されている。この油圧パイロット配管６２からは
常に作動油の持つ熱が操作キャビン２０内へ放出されて
おり、作動油温の上昇により油圧パイロット配管からキ
ャビン内へ放熱される熱量も増加するので操作キャビン
２０内の温度は極めて高くなり、オペレータの居住性は
著しく悪くなる。また、操作キャビン２０内の温度を低
下させるために、エアコンディショナーを取り付けて操
作キャビン２０内を冷房するには大量の電力が必要とな
り、建設機械本来の駆動に供するエンジン出力が削減さ
れエネルギー消費効率が低下するという問題があった。

【０００７】さらに、オペレータが例えばバケット１０
で地面を掘削する場合にバケット１０端部が地面を押圧
すると、押圧の反力がバケット１０から作業装置１１を
介して操作キャビン２０にまで伝達されるが、その反力
による衝撃は極めて大きく、またこの衝撃は例えば上部
旋回体４の旋回を急停止した場合など、建設機械の重量
に起因する慣性力によっても生じるため、オペレータに
とり肉体的、精神的疲労の原因となっている。そこで前
者の操作キャビン２０における熱対策として、従来の油
圧パイロット操作弁を電気操作弁に置き換えることで操
作キャビン２０内の油圧パイロット配管を不用とした建
設機械が提案されている。さらに後者の衝撃に対する対
策として操作キャビン２０と上部旋回体４との固定部位
において両者の間にゴムを介在させる固定方法（以下半
固定という）を採用している建設機械もある。しかし、
この場合でも衝撃は若干しか低減されずオペレータの肉
体的、精神的疲労の原因となる操作キャビンの居住性を
悪化させる要因の解消は不十分であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記の課題を
解決するべく本発明の目的は、建設機械の操作キャビン
内に設ける操作弁を電気操作弁とすることで操作キャビ
ン内の油圧配管を不要とし、油圧配管による操作キャビ
ン内の温度上昇を抑制し、さらに操作キャビンを上部旋
回体上で浮動的に支持することにより上部旋回体から操
作キャビンへ伝達される対象物からの反力による衝撃や
建設機械の重量に起因する慣性力によって生じる衝撃を
減少させることで、居住性に優れ、長時間運転した場合
でもオペレータの疲労が少ない建設機械を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る建設機械は、吐出流量調整機構を有す
る可変容量ポンプと、この可変容量ポンプによって駆動
される複数のアクチュエータと、タンクと、前記可変容
量ポンプのポンプライン並びに前記複数のアクチュエー
タのそれぞれのアクチュエータラインの間に設けられ前
記可変容量ポンプの圧油をそれぞれのアクチュエータへ
供給すると共にこのアクチュエータからの戻り油をタン
クへ排出する複数の切換弁と、本体と、この本体上に設
けられた操作キャビンと、この操作キャビン内に設けら
れた前記各切換弁を操作する為のそれぞれの電気操作弁
と、この電気操作弁から出力される電気信号を加工・処
理する演算増幅装置と、この演算増幅装置から出力され
る電気信号を油圧信号に変換する複数の電気油圧変換器
とを備え、前記操作キャビンは前記本体に吸振装置を介
して支承され、前記演算増幅器は前記操作キャビン内に
設けられると共に、前記電気油圧変換器は前記本体上の
操作キャビンの外部に設けられ、これら電気油圧変換器
から出力される油圧信号により前記切換弁及び前記可変
容量ポンプが制御されるよう構成される。

【００１０】前記電気油圧変換器は電磁比例減圧弁であ
ってもよく、また、サーボモータより駆動される双方向
回転ポンプとすることもでき、さらに、共通のマニホー
ルドに取り付けられてもよく、各切換弁用、可変容量ポ
ンプ用にそれぞれ分離して設けてもよい。

【００１１】前記演算増幅装置と前記電気油圧変換器と
を接続する電気配線はコネクタにより着脱可能である。

【００１２】前記コネクタは操作キャビン内の壁面に操
作キャビン内部に対して水密的に設けられたコネクタボ
ックスに取り付けられてもよく、また、操作キャビン内
に設けた各電気操作弁用にそれぞれ別個に設けてもよ
い。

【００１３】

【作用】本発明においては、操作キャビン内でオペレー
タが電気操作弁を操作すると同操作弁から電気信号が出
力される。この出力電気信号は操作キャビン内に設けた
演算増幅装置で増幅され操作キャビンの外に設けた電気
油圧変換器に伝達される。伝達された出力電気信号は電
気油圧変換器で油圧力に変換されてパイロット圧油が切
換弁に伝達され、切換弁が切換わり所望のアクチュエー
タを動作させる。このため、操作キャビン内に油圧配管
は不要となるので、油圧配管の発生する熱による操作キ
ャビン内の温度上昇が生じない。

【００１４】また、アクチュエータの駆動によって発生
する対象物からの反力や機械自体の慣性力が上部旋回体
に作用しても上部旋回体と操作キャビンとの間に設けた
吸振装置の吸振効果により操作キャビンにおける衝撃が
低減される。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を油圧ショベル１に適用した場
合の一実施形態を図１〜図４により説明するが、図５に
示す同一部分で同一作用のものは、同一の符号を付して
説明を省略する。

【００１６】上部旋回体４上に設けられた操作キャビン
２０は、上下、前後及び左右（図示せず）方向に関し、
吸振装置２２によって上部旋回体４上で浮動的に支持さ
れている。浮動的に支持することで、対象物からの反
力、又は油圧ショベル１の慣性力による衝撃は、吸振装
置２２により減衰されるため操作キャビン２０における
衝撃は大きく緩和されるので、オペレータは非常に良好
な運転環境の中で油圧ショベル１を運転することができ
る。

【００１７】吸振装置２２は、コイル、板ばね、皿ばね
等のばね吸振装置や、オイルダンパー等の油圧吸振装置
や、エアーサスペンション等ガス系吸振装置又はそれら
の組合せからなる手段のいずれであってもよい。

【００１８】前記操作キャビン２０内には椅子２４が設
けられ、その前方にはペダル２６Ａが配置されており、
さらに左右にそれぞれ操作用の操作レバー３０Ａ、２８
Ａが配置されている。符号２６、２８、３０はそれぞれ
ペダル２６Ａ、操作レバー２８Ａ、３０Ａを含む可変抵
抗器からなる電気操作弁である。以下電気操作弁２６、
２８、３０から出力される電気信号をそれぞれ走行操作
用信号、右手操作用信号、および左手操作用信号と呼
ぶ。

【００１９】電気操作弁２６、２８、３０からの配線３
２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）は、演算増幅器３４に接
続されている。

【００２０】演算増幅器３４は、操作キャビン２０の後
部側面壁３６に取り付けられており、またその上部にコ
ネクタボックス４０が、その上下をボルト５２とナット
５４を用いて操作キャビン２０に対して水密的に取付け
られている。演算増幅器３４にはさらに出力配線３８
（３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ）が設けられてい
る。

【００２１】出力配線３８（３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、
３８Ｄ）の演算増幅器３６とは反対側の端部には雄コネ
クタ４４（４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ）が取付け
られている。そして、この雄コネクタ４４（４４Ａ、４
４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ）に対応する雌コネクタ４２（４
２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ）（図４）が、コネクタ
ボックス４０に設けられており、雄コネクタ４４（４４
Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ）と雌コネクタ４２（４２
Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ）が接続され、さらにコネ
クタボックス４０は可撓性のある外部配線４６を介して
上部旋回体４上で、操作キャビン２０の外部に取付けら
れた電気油圧変換器４８（４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ）へ
接続される。ここで、３８、４２、４４に付されたＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、右手操作用信号と、走行操作用
信号と、左手操作用信号と、他のメンテナンス用信号に
対応する。

【００２２】ここで、電気油圧変換器４８は電磁比例減
圧弁４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃからなり、これらが共通の
油圧マニホールド１８に取付けられている。またマニホ
ールド１８には、切換弁１５、１６、１７も取付けられ
ている。

【００２３】電磁比例減圧弁４８Ａ，４８Ｂ、４８Ｃ
は、対応する外部配線４６を経由してコネクタボックス
４０と接続されている。また電磁比例減圧弁４８Ａ，４
８Ｂ、４８Ｃは、油圧マニホールド１８内のパイロット
配管を経由して切換弁１５、１６、１７と接続されてい
る。

【００２４】本実施例では、電気油圧変換器４８につい
て各電磁比例減圧弁を共通のマニホールド１８に取付け
て構成したが、共通のマニホールドを使用せずに、各操
作信号毎に別個に配置することも可能である。

【００２５】また、電気油圧変換器４８として、電磁比
例減圧弁ではなくサーボモータで駆動される双方向回転
ポンプを使用しても良い。この場合においてもその取付
は共通のマニホールドに集積しても良いし、各操作信号
用に別個に取付けてもよい。

【００２６】図４にコネクタボード４０を操作キャビン
２０側より見た図を示す。図面左から右手操作用雌コネ
クタ４２Ａ、走行操作用雌コネクタ４２Ｂ、左手操作用
雌コネクタ４２Ｃ、他のメンテナンス用雌コネクタ４２
Ｄが順に配置されている。すなわち、操作キャビン２０
内部から外部へ電気信号を出力に使用する配線に関し
て、操作キャビン２０内に設けた各操作弁毎にコネクタ
を区分して接続している。このため、万一信号系でのト
ラブルが発生した場合でも、各操作弁ごとに点検できる
ため、機械のメンテナンス性も大幅に向上する。

【００２７】上記の構成において本建設機械の動作につ
いて述べる。オペレータが、操作弁２６、２８、３０を
操作すると各操作弁の操作量に応じた出力電気信号が配
線３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）によって演算増幅器
３４に入力される。

【００２８】演算増幅器３４は、操作弁２６，２８，３
０の生成する電気信号を増幅して配線３８Ａ、３８Ｂ，
３８Ｃ，３８Ｄから出力する。

【００２９】出力配線３８（３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、
３８Ｄ）は、雄コネクタ４４（４４Ａ、４４Ｂ、４４
Ｃ、４４Ｄ）、雌コネクタ４２（４２Ａ、４２Ｂ、４２
Ｃ、４２Ｄ）により、操作キャビン２０の外に設けた外
部配線４６を経て電気油圧変換器４８に伝達される。

【００３０】このようにして電気操作弁２６、２８、３
０から出力された所定の大きさの電気信号が電気油圧変
換器４８に印可され、対応する大きさに制御された圧力
が対応のパイロット配管に伝達される。

【００３１】このパイロット配管は、切換弁１５、１
６、１７に接続されて、圧油が伝達された切換弁１５、
１６、１７が切換えられる。切換弁１５、１６、１７が
切換えられると、可変容量ポンプからの圧油が切換えら
れた切換弁１５、１６、１７に接続されるアクチュエー
タに供給される。その結果、操作弁２６、２８、３０に
対応するアクチュエータが、操作弁の操作量に応じて駆
動される。

【００３２】以上、本願発明の好適な例について説明し
たが各請求項に記載の本発明の趣旨から逸脱しない範囲
で種々の変形を行うことは可能である。

【００３３】例えば、演算増幅器３４は、通常のアナロ
グ演算増幅器を使用しても良いし、ＡＤ変換装置を利用
したデジタル信号を電気油圧変換器４８へ伝達しても良
い。この場合、信号をデジタル化することで、ノイズへ
の耐性が向上し、消費電流を削減可能である。さらに、
デジタル信号としては電気配線により伝達される電気信
号、無線信号の何れでも良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば建設機械において当該建
設機械を操作する操作弁を電気操作弁とすることによ
り、油圧配管による操作キャビン内部の温度上昇を防止
し、同時に操作キャビンを上部旋回体上で浮動的に支持
することにより上部旋回体より伝達される衝撃を減少さ
せることができるため、居住性に優れ、長時間運転して
もオペレータの疲労が少ない建設機械を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る建設機械の実施例の側面図であ
る。

【図２】本願発明に係る建設機械の操作キャビンの鳥瞰
図である。

【図３】本願発明に係る建設機械の操作キャビンの後部
側壁の断面図である。

【図４】本願発明に係る建設機械に設けたコネクターの
図である。

【図５】従来の建設機械の側面図である。

【符号の説明】

２下部走行体４上部旋回体６ブーム８アーム１０バケット１１作業装置１２可変容量ポンプ１４アクチュエータ１４Ａブームシリンダ１４Ｂアームシリンダ１４Ｃバケットシリンダ１５、１６、１７切換弁１８油圧マニホールド２０操作キャビン２２吸振装置２４椅子２６足用の電気操作弁２６Ａペダル２８右手用の電気操作弁２８Ａ、３０Ａ操作レバー３０左手用の電気操作弁３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃキャビンの内部配線３４演算増幅器３６キャビン後方の壁３８配線３８Ａ右手操作用配線３８Ｂ走行操作用配線３８Ｃ左手操作用配線３８Ｄ他のメンテナンス用配線４０コネクターボックス４２雌コネクタ４２Ａ右手操作用雌コネクタ４２Ｂ走行操作用雌コネクタ４２Ｃ左手操作用雌コネクタ４２Ｄ他のメンテナンス用雌コネクタ４４雄コネクタ４４Ａ右手操作用雄コネクタ４４Ｂ走行操作用雄コネクタ４４Ｃ左手操作用雄コネクタ４４Ｄ他のメンテナンス用雄コネクタ４６外部配線４８電気油圧変換器５０ボルト通し用穴５２ボルト５４ナット５６、５８、６０操作弁６０キャビン内油圧配管６２コンソールボックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出流量調整機構を有する可変容量ポン
プと、この可変容量ポンプによって駆動される複数のア
クチュエータと、タンクと、前記可変容量ポンプのポン
プライン並びに前記複数のアクチュエータのそれぞれの
アクチュエータラインの間に設けられ前記可変容量ポン
プの圧油をそれぞれのアクチュエータへ供給すると共に
このアクチュエータからの戻り油をタンクへ排出する複
数の切換弁と、本体と、この本体上に設けられた操作キ
ャビンと、この操作キャビン内に設けられた前記各切換
弁を操作する為のそれぞれの電気操作弁と、この電気操
作弁から出力される電気信号を加工・処理する演算増幅
装置と、この演算増幅装置から出力される電気信号を油
圧信号に変換する複数の電気油圧変換器とを備え、前記
操作キャビンは前記本体に吸振装置を介して支承され、
前記演算増幅器は前記操作キャビン内に設けられると共
に、前記電気油圧変換器は前記本体上の操作キャビンの
外部に設けられ、これら電気油圧変換器から出力される
油圧信号により前記切換弁及び前記可変容量ポンプが制
御されることを特徴とする建設機械。
【請求項２】前記電気油圧変換器は電磁比例減圧弁で
あることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】前記電気油圧変換器はサーボモータより
駆動される双方向回転ポンプであることを特徴とする請
求項１に記載の建設機械。
【請求項４】前記電気油圧変換器は共通のマニホール
ドに取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれか１項に記載の建設機械。
【請求項５】前記電気油圧変換器は各切換弁用、可変
容量ポンプ用にそれぞれ分離して設けることを特徴とす
る請求項１乃至３いずれか１項に記載の建設機械。
【請求項６】前記演算増幅装置と前記電気油圧変換器
とを可撓性配線により接続することを特徴とする請求項
１乃至５いずれか１項に記載の建設機械。
【請求項７】前記演算増幅装置と前記電気油圧変換器
とを接続する電気配線はコネクタにより着脱可能である
ことを特徴とする請求項６に記載の建設機械。
【請求項８】前記コネクタは操作キャビン内の壁面に
操作キャビン内部に対して水密的に設けられたコネクタ
ボックスに取り付けられていることを特徴とする請求項
７に記載の建設機械。
【請求項９】前記コネクタは操作キャビン内に設けた
各電気操作弁用にそれぞれ別個に設けたことを特徴とす
る請求項７または８に記載の建設機械。