JP2007056568A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】機械本体部に対する機械作動部の可動構造による電線の断線不具合を防止できる作業機械を提供する。
【解決手段】下部走行体12に、ポンプを有する上部旋回体13を旋回可能に設け、この上部旋回体13に、ポンプから供給する作動流体により作動する流体圧アクチュエータ14を有する作業装置15を装着する。この作業装置15のブーム24の側面に、照明灯などの電装品31とともに電源ユニット32を装着し、この電源ユニット32に対して、流体圧アクチュエータ14に供給する作動流体の一部を分流器により取出して供給するための配管51を設置する。電源ユニット32は、流体圧アクチュエータ14に供給する作動流体の一部で作動する発電用流体圧モータと、この発電用流体圧モータにより駆動して発電をする発電機と、この発電機から出力した電力を蓄える蓄電装置とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、機械作動部に電源ユニットを装着した作業機械に関する。

従来、作業機械に搭載されている電装品への電源供給は、機械本体部に油圧回路により駆動される油圧ジェネレータ（発電機および蓄電装置）を搭載し、この油圧ジェネレータから機械各部にわたって配線された電線を用いて、機械各部に設置された電装品、例えば照明灯などに電力を供給している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３０１２３号公報（第４頁、図１−３）

作業機械、特に油圧ショベルでは、機械本体部としての上部旋回体に対し、屈曲可動部が多い機械作動部としての作業装置を備え、その屈曲可動部を通してその先の電装品まで電源を供給しているため、屈曲可動部を通る電線の断線不具合が生じる場合もあり、耐久性や信頼性の向上を図る必要がある。

また、機械本体部としての上部旋回体に対し相対的に３６０°旋回可能な機械作動部としての下部走行体には、上部旋回体に搭載された電源装置からの配線が困難なことから、電装品を取付けないことが多い。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、機械本体部に対する機械作動部の可動構造による電線の断線不具合を防止できる作業機械を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、流体圧源を有する機械本体部と、流体圧源から供給される作動流体により作動される流体圧アクチュエータを有する機械作動部と、機械作動部に装着された電源ユニットとを具備し、この電源ユニットは、機械作動部の流体圧アクチュエータに供給される作動流体で作動する発電用流体圧モータと、この発電用流体圧モータにより駆動されて発電をする発電機と、この発電機から出力された電力を蓄える蓄電装置とを具備した作業機械である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の作業機械において、流体圧アクチュエータに作動流体を供給する既存配管中に設けられ電源ユニットの発電用流体圧モータに作動流体の一部を分流する分流器を具備したものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の作業機械において、流体圧源から供給された作動流体を機械作動部の流体圧アクチュエータと電源ユニットの発電用流体圧モータとに供給可能なコントロール弁を具備したものである。

請求項１記載の発明によれば、機械本体部の流体圧源から機械作動部の流体圧アクチュエータに供給される作動流体により、機械作動部に装着された電源ユニットの発電用流体圧モータを作動して、発電機を駆動し発電された電力を蓄電装置に蓄えるので、機械本体部と機械作動部との間の電源配線を省略することができ、機械本体部に対する機械作動部の可動構造による電線の断線不具合を防止できる。

請求項２記載の発明によれば、流体圧アクチュエータに作動流体を供給する配管中に設けた分流器により作動流体の一部を分流して電源ユニットの発電用流体圧モータを作動するので、既存配管をそのまま利用して分流させる簡単な配管構造を採用できる。

請求項３記載の発明によれば、コントロール弁により、流体圧アクチュエータと電源ユニットの発電用流体圧モータとに作動流体を供給可能として、発電用流体圧モータに作動流体を常時供給することも可能としたので、蓄電装置を不要とするか、または小容量のものにすることができる。

以下、本発明を図１および図２に示された一実施の形態、図３に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、作業機械としての油圧ショベル11を示し、機械作動部としての下部走行体12に機械本体部としての上部旋回体13が旋回可能に設けられ、この上部旋回体13に、エンジンおよびこのエンジンにより作動される油圧ポンプなどの流体圧源が搭載されている。この上部旋回体13に、流体圧源から供給される作動油などの作動流体により作動される油圧シリンダなどの流体圧アクチュエータ14を有する機械作動部としての作業装置15が装着されている。

上部旋回体13には、流体圧アクチュエータ14に供給される作動流体を制御するためのコントロール弁16が搭載され、このコントロール弁16は、上部旋回体13に設置されたオペレータが座るシート17の左右部に設けられた操作レバー18により操作されるパイロット弁19によりパイロット制御され、流体圧アクチュエータ14の動作を制御する。

作業装置15は、上部旋回体13から突設されたブラケット21に、スイングシリンダ22により左右方向に回動されるスイングブラケット23が軸支された左右方向の屈曲可動部と、このスイングブラケット23に、ブームシリンダ14bmにより上下方向に回動されるブーム24の基端が軸支された上下方向の屈曲可動部とが組合せて設けられ、さらに、このブーム24の先端に、ブーム背面のスティックシリンダ14stにより前後方向に回動されるスティック25が軸支され、このスティック25の先端にスティック背面のバケットシリンダ14bkによりリンケージ26を介し回動されるバケット27が軸支されている。

この作業装置15のブーム24の側面に、照明灯などの電装品31とともに電源ユニット32が装着され、この電源ユニット32に対して、ブームシリンダ14bm、スティックシリンダ14stまたはバケットシリンダ14bkなどの流体圧アクチュエータ14に供給される作動流体の一部を取出して供給するための配管が設置されている。

すなわち、図２に示されるように、流体圧アクチュエータ14に作動流体を供給する流体圧回路は、シート17の側方に配置されたタンク34に、シート17の下側に設置されたエンジン35により駆動される流体圧源としてのポンプ36の吸込側配管37が挿入され、このポンプ36の吐出配管38がコントロール弁16の供給ポートに接続され、このコントロール弁16の戻りポートが戻り配管39によりタンク34に連通され、コントロール弁16の一方の出力ポートが配管41により流体圧アクチュエータ14の一端部ポートに接続されるとともに、他方の出力ポートが配管42により流体圧アクチュエータ14の他端部ポートに接続されている。

電源ユニット32は、作業装置15の流体圧アクチュエータ14に供給される作動流体の一部により作動される油圧モータなどの発電用流体圧モータ43と、この発電用流体圧モータ43により駆動されて発電した交流を出力する発電機（オルタネータ）44と、この発電機44から出力された交流を直流に変換するダイオードなどの整流回路45と、この整流回路45から出力された直流電圧を所定の電圧に制御する電圧制御回路46と、この電圧制御回路46から出力された電力を蓄えるバッテリなどの蓄電装置47とを具備している。電圧制御回路46は、この蓄電装置47とともに配線48を介して照明灯などの電装品31にも接続されている。

流体圧アクチュエータ14に作動流体を供給する既存の配管41,42の一方の配管42中には、配管51を介して電源ユニット32の発電用流体圧モータ43に作動流体の一部を分流する分流器52が設けられている。この分流器52は、流体圧アクチュエータ14の作動を妨げない範囲内で作動流体流量を分流できるように、アクチュエータ作動流体から発電用作動流体を分流させる分流通路を有する分流弁であり、その分流通路に絞り抵抗を設定したり、分流通路を開閉することで発電用流体圧モータ43への作動流体の流れを抑制または制御する。

既存の配管42から分流器52を介して分岐された配管51は、発電用流体圧モータ43の作動流体供給ポートに接続され、発電用流体圧モータ43の戻り流体ポートは、リターン配管53を介してタンク34に連通されている。

次に、この図１および図２に示された実施の形態の作用を説明する。

ブームシリンダ14bm、スティックシリンダ14stおよびバケットシリンダ14bkなどの流体圧アクチュエータ14を作動する際に、この流体圧アクチュエータ14に供給される作動流体を一部を分流器52にて分流することにより、アクチュエータ作動流体から一定の比率で発電用作動流体を分流させ、配管51を経て発電用流体圧モータ43に供給する。または、流体圧アクチュエータ14がフルストローク作動した後も作動流体を供給し続けることにより、例えば、図２に示された回路において流体圧アクチュエータ14のロッド14rがストロークエンドまで収縮した後も、配管42に作動流体を供給し続けることにより、作動流体を電源ユニット32の発電用流体圧モータ43に供給する。

このようにして既存の配管42から分流された作動流体により電源ユニット32の発電用流体圧モータ43を作動し、この発電用流体圧モータ43により発電機44を駆動し、この発電機44から出力された交流を整流回路45により直流に変換し、この直流電圧を電圧制御回路46により所定の電圧に制御して、その電力を照明灯などの電装品31に供給するとともに余剰電力を蓄電装置47に充電する。この蓄電装置47は、発電量の時間変動があるため、比較的大きな容量のものを用いて、発電していないときの電力供給を補う。

次に、この図１および図２に示された実施の形態の効果を説明する。

上部旋回体13に搭載されたポンプ36から作業装置15のブームシリンダ14bm、スティックシリンダ14stおよびバケットシリンダ14bkなどの流体圧アクチュエータ14に供給される作動流体の一部により、作業装置15に装着された電源ユニット32の発電用流体圧モータ43を作動して発電機44を駆動するので、上部旋回体13と作業装置15との間の電源配線を省略することができ、上部旋回体13に対する作業装置15の可動構造による電源配線の断線不具合を防止できる。

流体圧アクチュエータ14に作動流体を供給する配管42中に設けた分流器52により作動流体の一部を分流して電源ユニット32の発電用流体圧モータ43を作動するので、既存配管をそのまま利用して分流させる簡単な配管構造を採用できる。

次に、図３は、他の実施の形態を示す。なお、図１および図２に示された実施の形態と同様の部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

流体圧源としてのポンプ36から供給された作動流体を機械作動部としての作業装置15の流体圧アクチュエータ14に供給するコントロール弁16は、流体圧アクチュエータ14とともに電源ユニット32の発電用流体圧モータ43にも作動流体を供給可能な構造を有し、コントロール弁16から引出された発電専用の配管51が発電用流体圧モータ43に接続されている。

すなわち、コントロール弁16が流体圧アクチュエータ14を停止する中立位置にあるときも流体圧アクチュエータ14を作動する切換位置にあるときも、ポンプ36の吐出配管38を配管51に連通させる内部通路をコントロール弁16内に設けることで、電源ユニット32の発電用流体圧モータ43を常時作動できるように構成する。なお、この内部通路中には、作業用流体圧アクチュエータ14を駆動するときに発電用流体圧モータ43への作動流体の流れを抑制する絞り抵抗が設定されている。

そして、流体圧アクチュエータ14を作動するときは、流体圧アクチュエータ14に供給される作動流体を一部をコントロール弁16にて発電用流体圧モータ43に供給し、また、流体圧アクチュエータ14を停止するときは、中立位置のコントロール弁16から作動流体の必要量を発電用流体圧モータ43に供給して、この発電用流体圧モータ43を作動し、発電機44を駆動し、整流回路45により整流し、電圧制御回路46により電圧を制御して、その電力を照明灯などの電装品31に供給するとともに余剰電力を蓄電装置47に充電する。

この図３に示された実施の形態によれば、コントロール弁16により、流体圧アクチュエータ14と電源ユニット32の発電用流体圧モータ43とに作動流体を供給可能として、発電用流体圧モータ43に作動流体を常時供給することも可能としたので、蓄電装置47を不要とするか、または小容量のものにすることができる。

なお、図１に示された実施の形態では、電源ユニット32を設置した機械作動部は作業装置15であるが、機械作動部としては下部走行体12としても良い。すなわち、従来は上部旋回体13に設置された発電機およびバッテリから下部走行体12に電源を供給するので、旋回部分にスリップリングを用いているが、このスリップリングは耐久性、信頼性に問題があるため、下部走行体12には電装品を設置することが困難であった。そこで、下部走行体12には、図１に示されるように履帯55を巻掛けたスプロケット56を駆動する走行モータなどの油圧モータや、ブレード57を昇降するブレード昇降シリンダ58などの油圧シリンダが設置され、これらの流体圧アクチュエータを作動するための作動流体供給用の配管が設けられているので、これらの配管により供給される作動流体により駆動される電源ユニット（図示せず）を下部走行体12の走行体フレーム59などに設置すると良い。

このように、本作業機械は、そのほぼ全箇所に作動流体（油圧）が供給されることに着目し、電線の断線不具合のおそれがある作業装置15のブーム24またはスティック25などの可動部位に設置された電装品31に対して、その近傍に設置した作動流体圧駆動型の電源ユニット32から電力を供給する自己完結型の分散電源システムを備えており、この分散電源システムによれば、上部旋回体13・作業装置15間の屈曲可動部に電線を通すことなくブーム24やスティック25などの可動部位に設置される電装品31に電源を供給可能になり、電線の断線による不具合がなくなるので製品の信頼性を向上できる。

また、上部旋回体13からの配線が困難な下部走行体12に上記の作動流体圧駆動型の電源ユニット（図示せず）を設置し、その電源ユニットの発電用流体圧モータを下部走行体12の走行モータなどの流体圧アクチュエータに供給される作動流体を利用して駆動すると、上部旋回体13と下部走行体12との間の旋回可動部を経て電線を配線する必要がなく、耐久性および信頼性を保ったままで下部走行体12にも電力を供給できるので、下部走行体12への電装品の設置が容易になる。

本発明は、油圧ショベル、破砕機、解体機などの作業機械に利用可能であるとともに、これらの照明灯、センサ、ホーンなどの電装品に適用できる。

本発明に係る作業機械の一実施の形態を示す斜視図である。 同上作業機械の油圧回路および電気回路の一例を示す回路図である。 同上作業機械の油圧回路および電気回路の他の例を示す回路図である。

符号の説明

12 機械作動部としての下部走行体
13 機械本体部としての上部旋回体
14 流体圧アクチュエータ
15 機械作動部としての作業装置
16 コントロール弁
32 電源ユニット
36 流体圧源としてのポンプ
42 配管
43 発電用流体圧モータ
44 発電機
47 蓄電装置
52 分流器

Claims (3)

1. 流体圧源を有する機械本体部と、
   流体圧源から供給される作動流体により作動される流体圧アクチュエータを有する機械作動部と、
   機械作動部に装着された電源ユニットとを具備し、
   この電源ユニットは、
   機械作動部の流体圧アクチュエータに供給される作動流体で作動する発電用流体圧モータと、
   この発電用流体圧モータにより駆動されて発電をする発電機と、
   この発電機から出力された電力を蓄える蓄電装置と
   を具備したことを特徴とする作業機械。
2. 流体圧アクチュエータに作動流体を供給する配管中に設けられ電源ユニットの発電用流体圧モータに作動流体の一部を分流する分流器
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
3. 流体圧源から供給された作動流体を機械作動部の流体圧アクチュエータと電源ユニットの発電用流体圧モータとに供給可能なコントロール弁
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の作業機械。

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